EP0417232B1

EP0417232B1 - Bahnlaufregler

Info

Publication number: EP0417232B1
Application number: EP90904758A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Niemann
Original assignee: Erhardt and Leimer GmbH
Current assignee: Erhardt and Leimer GmbH
Priority date: 1989-04-01
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1993-11-24
Anticipated expiration: 2010-03-27
Also published as: JP2775343B2; DE3910548C1; WO1990011954A1; JPH03505078A; US5111986A; EP0417232A1; CA2030357C; CA2030357A1

Abstract

Der Bahnlaufregler umfasst einen Drehrahmen (4) mit zwei Führungswalzen (2.1, 2.2). Den seitlichen Verlauf der Warenbahn (1) hinter der zweiten Führungswalze (2.2) überwacht ein Lagesensor (8), dessen Ausgangssignal in Steuerbefehle für einen den Drehrahmen (4) drehenden Stellmotor (7) umgesetzt werden. Im Drehrahmen (4) ist zwischen den Führungswalzen (2.1, 2.2) eine von der Warenbahn umschlungene und mitgeschleppte Bremswalze (11) vorgesehen, die eine Bremseinrichtung (12) aufweist. Eine den Warenbahnzug in Laufrichtung der Warenbahn hinter der Bremswalze (11) ermittelnde Kraftmesswalze (14) dient zur Erzeugung von Messwertsignalen, die über einen Regler (13) mit Sollwert-Einstellung (19) die Bremseinrichtung (12) steuern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bahnlaufregler zum Ausregeln seitlicher Abweichungen einer laufenden Warenbahn von einer Soll-Lage mit einem Drehrahmen und zwei darin parallelachsig mit Abstand voneinander gelagerten Führungswalzen, zwischen denen die Warenbahn verläuft und an denen die Warenbahn jeweils um im wesentlichen 90° aus der von beiden Führungswalzen gebildeten Führungsebene umgelenkt ist, und mit einem den seitlichen Verlauf der Warenbahn hinter der im Lauf der Warenbahn zweiten Führungswalze überwachenden Lagesensor, dessen Ausgangssignal in Steuerbefehle für einen den Drehrahmen drehenden Stellmotor umgesetzt werden.
Ein Bahnlaufregler mit diesen Merkmalen ist aus DE-A 35 35 011 bekannt. Ein Drehrahmen ist an einem stationären Gestell gelagert und um eine Achse drehbar, die senkrecht steht auf der Ebene der zwischen den beiden Führungswalzen verlaufenden Warenbahn. Der Bahnlaufregler ist eine selbstständig arbeitende Regeleinheit, die an beliebiger Stelle in den Warenbahnlauf eingefügt werden kann. Seitliche Abweichungen der laufenden Warenbahn können daher an beliebiger Stelle des Warenbahnumlaufs ausgeregelt werden. Auch besteht die Möglichkeit, mehrere solcher Bahnlaufregler längs einer laufenden Warenbahn einzusetzen und so getrennte, voneinander unabhängige Feinjustierungen des Warenbahnlaufes vor empfindlichen Produktionsschritten vorzunehmen. Allerdings ermöglicht ein solcher Bahnlaufregler keine Regelung der Zugspannung in der laufenden Warenbahn.
Aus der EP-A-0 178 704 ist eine Einrichtung zum Regeln der Zugspannung in einer von einer Vorratsrolle ablaufenden Warenbahn bekannt. Dabei wird die die Vorratsrolle tragende Achse in Abhängigkeit von der Zugspannung gebremst, wozu die Zugspannung mit Hilfe einer von der Warenbahn umschlungenen Tänzerwalze erfaßt und in Abhängigkeit von der Lage der Tänzerwalze ein Mehrpunktregler bestätigt wird, der die Bremswirkung auf die die Vorratsrolle tragende Achse steuert. Zwar ist in diesem Dokument ohne weitere Angaben die Möglichkeit einer Ausregelung seitlicher Bahnabweichungen erwähnt, jedoch kann dies nur bedeuten, daß die Achse mit der darauf sitzenden Vorratsrolle in axialer Richtung verschiebbar ist und dadurch am Anfang der ablaufenden Warenbahn Bahnabweichungen ausgeregelt werden können. Schließlich ist aus GB-A-2 053 856 ein Bahnzugregler für eine von einer Vorratsrolle ablaufenden Warenbahn bekannt, bei welcher eine Walze, welche von der dazu um 180° aus der Bahnlaufebene abgelenkten Warenbahn umschlungen wird, senkrecht zur Bahnlaufebene durch den Bahnzug gegen eine vorgegebene Kraft auf- und abbewegt wird. In Abhängigkeit von der Walzenlage, die sich mit dem Bahnzug ändert, wird eine Bremse an der Achse der Vorratsrolle angesteuert, um eine konstante Spannung der Warenbahn unabhängig vom Durchmesser der Vorratsrolle und/oder der Abwickelgeschwindigkeit der Warenbahn zu erreichen. Eine Ausregelung seitlicher Bahnabweichungen ist bei diesem bekannten Bahnregler nicht möglich.
Der Erindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Bahnlaufregler der eingangs genannten Art zusätzlich zur Ausregelung seitlicher Bahnabweichungen zugleich auch eine genaue Regelung des Bahnzuges in der laufenden Warenbahn zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß im Drehrahme zwischen den Führungswalzen eine mit ihnen parallelachsig und außerhalb ihrer Führungsebene gelagerte, von der Warenbahn umschlungene und mitgeschleppte Bremswalze vorgesehen ist, die eine von einem Stellantrieb betätigte Bremseinrichtung zur Beeinflussung des Bremsmomentes der Bremswalze auf die Warenbahn aufweist, und daß eine den Warenbahnzug in Laufrichtung der Warenbah hinter der Bremswalze ermittelnde Kraftmeßeinrichtung Meßwertsignale erzeugt, die über einen Regler mit Sollwert-Einstellung den Stellantrieb der Bremseinrichtung steuern.
In bevorzugter Ausführungsform umfaßt die den Warenbahnzug ermittelnde Kraftmeßeinrichtung eine im Drehrahmen längs des Laufs der Warenbahn zwischen der Bremswalze und der zweiten Führungswalze und mit beiden parallelachsig gelagerte, von der Warenbahn ebenfalls umschlungene Meßwalze mit Meßwertaufnehmern für die von der Warenbahn aufgrund des Warenbahnzuges auf die Meßwalze ausgeübten Kräfte.
Durch die Bremswalze wird je nach Betätigung der Bremseinrichtung eine mehr oder weniger große Bremskraft auf die die Bremswalze umschlingende Warenbahn ausgeübt und dadurch der Bahnzug beeinflußt. Der Bahnzug wird an der Meßwalze erfaßt und dient über den Regler wiederum zur Betätigung der Bremseinrichtung, so daß ein geschlossener Regelkreis für die Größe des Warenbahnzuges besteht. Der gewünschte Warenbahnzug kann durch den Sollwert-Einsteller im Regler vorgewählt werden. Da diese Bahnzugregelung nur die Umschlingung der Bremswalze und der Meßwalze verlangt, erfolgt die erfindungsgemäße Bahnzugregelung für die Warenbahn sehr kanten- und oberflächenschonend, so daß auch empfindliche Warenbahnen mit dem erfindungsgemäßen Bahnlaufregler geregelt werden können. Durch die Anordnung der Bremswalze und der Meßwalze im Drehrahmen selbst zwischen den beiden Führungswalzen wird für die Bahnzugregelung kein zusätzlicher Platz beansprucht. Der erfindungsgemäß sowohl den Bahnlauf als auch den Bahnzug regelnde Drehrahmen bildet also ein Kompaktgerät mit geringem Platzbedarf. Das ist besonders dann von Bedeutung, wenn - wie etwa bei der Wellpappenherstellung mehrere übereinander liegende Warenbahnen mit je einem Drehrahmen geregelt werden sollen und die Drehrahmen so zusammenarbeiten müssen, daß ein kantengenaues Führen aller Warenbahnen nach einer einheitlichen Sollposition möglich ist. Im Ergebnis ist eine reproduzierbare Bahnzugregelung bei genauer Bahnlaufregelung unter geringem Platzaufwand und optimaler Warenbahnschonung möglich.
Im einzelnen empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Meßwalze in einem Kraftmeßlager quer zur Walzenachse elastisch nachgiebig gelagert ist und in dieser Richtung die Meßwertaufnehmer die vom Warenbahnzug an der Meßwalzenachse resultierende Kraft aufnehmen. Die Meßwertaufnehmer sind zweckmäßig an elastischen Lagerstücken der Meßwalzenlager angeordnete Dehnungsmeßstreifen.
Vorzugsweise ist die Meßwalze in der Führungsebene der beiden Führungswalzen gelagert. Weiter empfiehlt es sich, daß die Meßwalze im Abstand des Walzendurchmessers der Bremswalze neben der im Warenbahnverlauf ersten Führungswalze angeordnet und dadurch die erste Führungswalze und die Bremswalze über je 180° und die Meßwalze über 90° von der Warenbahn umschlungen ist. Durch die große Umschlingung der Bremswalze über 180° ergeben sich optimale Bremskräfte von der Bremswalze auf die Warenbahn, wobei im übrigen selbstverständlich die Möglichkeit besteht, die Bremswalze im Durchmesser erheblich größer als die beiden Führungswalzen oder die Meßwalze zu wählen, um so eine möglichst große Bremsfläche zu erhalten, in der die Warenbahn die Bremswalze berührt.
Im übrigen empfiehlt es sich, daß die Bremseinrichtung der Bremswalze von einer pneumatisch betätigten Scheibenbremse gebildet ist und der Regler einen Signalwandler für die Umwandlung elektrischer Steuersignale in pneumatische Steuersignale aufweist.
Im folgenden wir die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: einen Bahnlaufregler nach der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2: den Schnitt II-II in Fig. 1,
Fig. 3: den für die Regelung des Warenbahnzuges dienenden Regelkreis des Bahnlaufreglers nach den Fig. 1 und 2 in einem Blockdiagramm.

Der in der Zeichnung dargestellte Bahnlaufregler für eine allgemein mit 1 bezeichnete Warenbahn besitzt frei um parallele Achsen 3 drehbare Führungswalzen 2.1, 2.2, über deren Mantelfläche die Warenbahn hinwegläuft. Die Führungswalzen sind in einem Drehrahmen 4 angeordnet, der auf einem feststehenden Gestell 5 drehbar um eine imaginäre Achse 6 gelagert ist und um diese Achse 6 mittels eines Stellmotors 7 verdrehbar ist. Der Stellmotor 7 wird in Abhängigkeit vom seitlichen Warenbahnversatz hinter der im Drehrahmen 4 zweiten Führungswalze 2.2 mittels eines auf den seitlichen Verlauf der Warenbahnkante oder einer Führungslinie auf der Warenbahn reagierenden Lagersensors 8, im Ausführungsbeispiel ein opto-elektrischer Fühler aus einem Infrarot-Sender 8.1 und Infrarot-Empfänger 8.2 gesteuert. Die Lagerung des Drehrahmens 4 auf dem feststehenden Gestell 5 erfolgt mittels im einzelen nicht dargestellter Bogenführungen 4', wie sie beispielsweise in DE 31 25 852 C1 im einzelnen beschrieben sind. Vor und hinter der ersten bzw. letzten Führungswalze 2.1, 2.2 des Drehrahmens 4 ist mindestens je eine weitere Umlenkwalze 9 mit feststehender Drehachse angeordnet. Die Umlenkwalzen 9 nehmen also nicht an den Stellbewegungen des Drehrahmens 4 teil. Sie lenken die Warenbahn 1 über die Führungswalzen 2.1, 2.2 des Drehrahmens 4 in eine senkrecht zur Führungsebene 10 zwischen den beiden Führungswalzen stehende Richtung um. Die Ausgangssignale des Lagesensors 8 werden in bekannter und daher nicht näher dargestellter und erläuterter Weise in Steuerbefehle für den Stellmotor 7 des Drehrahmens 4 umgesetzt. Registriert der Lagesensor 8 einen seitlichen Verlauf der Warenbahn 1, wird der Drehrahmen 4 vom Stellmotor 7 so verdreht, daß sich die zweite Führungswalze 2.2 des Drehrahmens in entgegensetzter Richtung etwas verschwenkt, so daß die Warenbahn zwischen der zweiten Führungswalze 2.2 und der ihr folgenden Umlenkwalze 9 wieder in ihre Soll-Lage zurückkehrt.
Für die Bahnzugregelung ist im Drehrahmen 4 zwischen den Führungswalzen 2.1, 2.2 eine mit diesen Führungswalzen parallelachsig und außerhalb ihrer Führungsebene 10 gelagerte Bremswalze 11 vorgesehen, die von der Warenbahn umschlungen und mitgeschleppt ist. Die Bremswalze 11 besitzt eine von einem Stellantrieb betätigte Bremseinrichtung 12, so daß je nach dem auf die Bremswalze 11 von der Bremseinrichtung 12 ausgeübten Bremsmoment der Warenbahnzug in der die Bremswalze 11 mitschleppenden Warenbahn 1 beeinflußt werden kann. In Laufrichtung der Warenbahn 1 hinter der Bremswalze 11 befindet sich eine den Warenbahnzug ermittelnde Kraftmeßeinrichtung, deren Meßwertsignale über einen Regler 13 mit Sollwert-Einstellung den Stellantrieb der Bremseinrichtung 12 steuern. Diese Kraftmeßeinrichtung besteht aus einer im Drehrahmen 4 längs des Laufs der Warenbahn 1 zwischen der Bremswalze 11 und der zweiten Führungswalze 2.2 und mit beiden ebenfalls parallelachsig gelagerten und von der Warenbahn 1 umschlungenen Meßwalze 14 mit Meßwertaufnehmern für die von der Warenbahn aufgrund des Warenbahnzuges auf die Meßwalze ausgeübten Kräfte. Dazu ist im Ausführungsbeispiel die Meßwalze 14 in Kraftmeßlagern 15 quer zur Walzenachse 14' elastisch nachgiebig gelagert. In dieser Richtung der Nachgiebigkeit nehmen die Meßwertaufnehmer die vom Wahrenbahnzug an der Meßwalzenachse 14' resultierende Kraft auf. Die Meßwertaufnehmer können beispielsweise an elastischen Lagerstücken der Meßwalzenlager angeordnete Drehnungsmeßstreifen sein, was in der Zeichnung aber im einzelnen nicht dargestellt ist.
Die Meßwalze 14 ist in der Führungsebene 10 der beiden Führungswalzen 2.1, 2.2 gelagert. Die Bremswalze 11 ist im Durchmesser größer als die Führungswalzen 2.1, 2.2 und die Meßwalze 14. Die Meßwalze 14 ist im Abstand des Walzendurchmessers der Bremswalze 11 neben der im Warenbahnverlauf ersten Führungswalze 2.1 angeordnet. Dadurch ergibt sich, daß die erste Führungswalze 2.1 und die Bremswalze 11 über je 180° und die Meßwalze 14 über 90° von der Warenbahn 1 umschlungen sind.
Die Bremseinrichtung 12 der Bremswalze 11 kann von einer pneumatisch betätigten Scheibenbremse gebildet sein. In diesem Fall besitzt der Regler 13 einen Signalwandler 16 für die Umwandlung elektrischer in pneumatische Steuersignale.
Im einzelnen werden die Meßwertsignale des Meßwertaufnehmers 15 einem Meßverstärker 17 mit Digitalanzeige zugeführt, dem eine Reglereinheit 18 nachgeschaltet ist, die von einem Sollwert-Steller 19 geführt ist. Die Reglereinheit 18 enthält Verstärker-, Summier- und Verzögerungsglieder und arbeitet mit ihrem Ausgang auf den Signalwandler 16, der mit seinem pneumatischen Teil an eine pneumatische Versorgungseinheit 20 und mit seinem Ausgang 21 an die pneumatisch betätigte Scheibenbremse 12 angeschlossen ist.

Claims

Bahnlaufregler zum Ausregeln seitlicher Abweichungen einer laufenden Warenbahn (1) von einer Soll-Lage, mit einem Drehrahmen (4) und zwei darin parallelachsig mit Abstand voneinander gelagerten Führungswalzen (2.1, 2.2), zwischen denen die Warenbahn (1) verläuft und an denen die Warenbahn jeweils um im wesentlichen 90° aus der von beiden Führungswalzen gebildeten Führungsebene (10) umgelenkt ist, und mit einem den seitlichen Verlauf der Warenbahn (1) hinter der im Lauf der Warenbahn zweiten Führungswalze (2.2) überwachenden Lagesensor (8), dessen Ausgangssignal in Steuerbefehle für einen den Drehrahmen (14) drehenden Stellmotor (7) umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehrahmen (4) zwischen den Führungswalzen (2.1, 2.2) eine mit ihnen parallelachsig und außerhalb ihrer Führungsebene (10) gelagerte, von der Warenbahn (1) umschlungene und mitgeschleppte Bremswalze (11) vorgesehen ist, die eine von einem Stellantrieb betätigte Bremseinrichtung (12) zur Beeinflussung des Bremsmomentes der Bremswalze auf die Warenbahn aufweist, und daß eine den Warenbahnzug in Laufrichtung der Warenbahn (1) hinter der Bremswalze (11) ermittelnde Kraftmeßeinrichtung Meßwertsignale erzeugt, die über einen Regler (13) mit Sollwert-Einstellung (19) den Stellantrieb der Bremseinrichtung (12) steuern.
Bahnlaufregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Warenbahnzug ermittelnde Kraftmeßeinrichtung eine im Drehrahmen (4) längs des Laufes der Warenbahn (1) zwischen der Bremswalze (11) und der zweiten Führungswalze (2.2) und mit beiden parallelachsig gelagerte, von der Warenbahn (1) ebenfalls umschlungene Meßwalze (14) mit Meßwertaufnehmern für die von der Warenbahn aufgrund des Warenbahnzuges auf die Meßwalze (14) ausgeübten Kräfte umfaßt.
Bahnlaufregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwalze (14) in einem Kraftmeßlager (15) quer zur Walzenachse (14') elastisch nachgiebig gelagert ist und in dieser Richtung die Meßwertaufnehmer die vom Warenbahnzug an der Meßwalzenachse (14') resultierende Kraft aufnehmen.
Bahnlaufregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer an elastischen Lagerstücken der Meßwalzenlager angeordnete Dehnungsmeßstreifen sind.
Bahnlaufregler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwalze (14) in der Führungsebene (10) der beiden Führungswalzen (2.1, 2.2) gelagert ist.
Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwalze (14) im Abstand des Walzendurchmessers der Bremswalze (11) neben der im Warenbahnverlauf ersten Führungswalze (2.1) angeordnet und dadurch die erste Führungswalze (2.1) und die Bremswalze (11) über je 180° und die Meßwalze (14) über 90° von der Warenbahn (1) umschlungen ist.
Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (12) der Bremswalze (11) von einer pneumatisch betätigten Scheibenbremse gebildet ist und der Regler (13) einen Signalwandler (16) für die Umwandlung elektrischer Steuersignale in pneumatische Steuersignale aufweist.