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Die
Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung
zum Hin- und Herbewegen eines Körpers
entlang einer Achse desselben, insbesondere einer Walze einer eine
Faserstoffbahn herstellenden Maschine, die einen ersten, mit dem
Körper
in Richtung der Körperachse
verbundenen Exzenterantrieb mit einem ersten Motor und einen zweiten,
mit dem Körper in
Richtung der Körperachse
verbundenen Exzenterantrieb mit einem zweiten Motor aufweist, wobei
die Exzenterlage der beiden Exzenterantriebe gegeneinander verstellbar
ist, um den Hub der Hin- und Herbewegung des Körpers einzustellen, und wobei
die beiden Exzenterantriebe auf bzw. in einer gemeinsamen und beweglich
bzw. verfahrbaren Einrichtung gelagert sind, und die ein System
zur Zentrierung bzw. zur Beibehaltung eines gemeinsamen Nullpunkts
zwischen dem Körper
und der Einrichtung in Bezug auf von außen wirkende Störgrößen aufweist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Hin- und Herbewegen
eines Körpers
entlang einer Achse desselben, insbesondere einer Walze einer eine
Faserstoffbahn herstellenden Maschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des unabhängigen Anspruchs
7.
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Eine
solche Schüttelvorrichtung
und ein solches Schüttelverfahren
zum Hin- und Herbewegen eines Körpers
sind aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 04 730 A1 bekannt.
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Diese
weitgehend reaktionskräftefrei
arbeitende Schüttelvorrichtung
basiert auf direkt angetriebenen Massenpaaren mittels hochdynamischer Drehstromantriebe
mit Winkelgleichlaufregelung, wobei die Massenpaare in einer hydrostatisch
ge lagerten Einrichtung, beispielsweise einem Schlitten, einem Gestell
oder einem Rahmen, angeordnet sind.
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Durch
die Verstellung des Winkels zwischen den beiden Massenpaaren von
0 bis 180° (in
Umlaufrichtung) kann eine an einer Schüttelstange wirkende Massenkraft
stufenlos eingestellt werden. Über
die Drehgeschwindigkeit der beiden Massenpaare kann ebenfalls die
Frequenz stufenlos eingestellt werden.
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Die Übertragung
der erzeugten Rotationsenergie erfolgt mittels der Schüttelstange
auf die beispielhafte Brustwalze einer eine Faserstoffbahn herstellenden
Maschine. Die Einheit "Schlitten
mit Brustwalze" ist
ein in horizontaler Richtung – mit
einem gemeinsamen mechanischen Nullpunkt – frei schwingendes System.
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Die
Zentrierung bzw. Beibehaltung des gemeinsamen Nullpunkts in Bezug
auf von außen
wirkende Störgrößen wird
durch ein System erreicht, welches eine von mehreren Zentrierfedern
erzeugte Federvorspannung aufweist. Die Zentrierfedern des Systems
sind dabei zwischen der Einrichtung und ortsfesten Bauteilen oder
dergleichen angeordnet.
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Nachteilhaft
an diesem System ist, dass die Zentrierung der Federn an die jeweilige
Einbausituation angepasst werden muss. Überdies weisen die Zentrierfedern
möglicherweise
Resonanzen im möglichen
Arbeitsbereich auf und es werden zudem ständig Reaktionskräfte in das
Fundament übertragen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schüttelvorrichtung und ein entsprechendes Schüttelverfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine „sanfte" Lagekorrektur der
Einrichtung nur durchführen,
wenn von außen
wirkende Störgrößen auf
die Schüttelvorrichtung
einwirken. Dabei soll die Schüttelvorrichtung
wirtschaftlich und praxisnah ausgeführt sein.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Schüttelvorrichtung
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass als System zur Zentrierung bzw. zur Beibehaltung eines gemeinsamen Nullpunkts
zwischen dem Körper
und der Einrichtung in Bezug auf von außen wirkende Störgrößen eine
von einer Regeleinrichtung beaufschlagte motorische Verstelleinrichtung
vorgesehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird somit vollkommen gelöst.
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Es
entfallen also die bisherige Federvorspannung und die damit verbundenen
Nachteile. Das System weist folglich keine mechanischen Verschleißteile mehr
auf und die Entstehung von Resonanzen wird gänzlich unterbunden. Im Idealfall,
das heißt,
wenn auf die frei schwingende Schüttelvorrichtung keine Störgrößen wirken,
verhält
sich die motorische Verstelleinrichtung passiv. Im Falle einer Störgrößeneinwirkung
wird über
die motorische Verstelleinrichtung eine der Störgröße entgegenwirkende Kraft aufgeschaltet,
so dass die Soll-Nullposition über
die Regeleinrichtung eingehalten wird.
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In
bevorzugten praktischen Ausführungen
ist vorgesehen, dass die motorische Verstelleinrichtung ein ortsfest
angeordnetes Primärteil
und ein an der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung angeordnetes
Sekundärteil
aufweist oder dass die motorische Verstelleinrichtung ein an der
beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung angeordnetes Primärteil und
ein ortsfest angeordnetes Sekundärteil
aufweist. Die motorische Verstelleinrichtung kann also je nach Anwendungsfall
bei gleich bleibenden Betriebseigenschaften angeordnet werden.
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Dabei
umfasst die motorische Verstelleinrichtung bevorzugt einen Elektromotor,
insbesondere einen Drehstrom-Linearmotor, oder einen Hydraulik- oder
Pneumatikantrieb, wobei das Gehäuse
des Elektromotors bzw. des Hydraulik- oder Pneumatikantriebs idealerweise
ortsfest und der Abtrieb idealerweise an der beweglichen bzw. verfahrbaren
Einrichtung angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung lassen sich
die Längen
der Versorgungsleitungen auf ein Minimum bei ortsfester Lage reduzieren.
Weiterhin eignen sich diese Antriebe zum Zwecke des Antriebs der
Verstelleinrichtung ganz besonders, da sie weitestgehend berührungs-
und verschleißfrei
arbeiten. Des Weiteren kann beispielsweise bei einem Elektromotor
bei Bedarf das vorhandene Hydrauliköl der Einrichtungshydrostatik
als Kühlmedium
für den Primärteil des
Antriebes verwendet werden.
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In
weiterer günstiger
Ausführung
ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung mindestens einen an der
Einrichtung angeordneten Sensor zur Erfassung der Ist-Position und
einen Regler mit einem Sollwertgeber und einer über eine Leistungsstelle auf
die Verstelleinrichtung geschaltete Stellgröße umfasst. Dabei können die
motorische Verstelleinrichtung mittels Elektromotor, die Leistungsstelle
des Linearantriebes an den bereits vorhandenen Geichspannungszwischenkreis
der beiden Drehstrom-Exzenterantriebe elektrisch angekoppelt werden.
Der Leistungssteller für
den Linearmotor würde
somit nur aus einem Umrichter bestehen und die elektrische Energie
würde aus
dem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis entnommen oder zurückgespeist.
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Ferner
ist der Sensor bevorzugt als Wegsensor ausgebildet und über die
Regeleinrichtung ist vorzugsweise eine beliebige Soll-Nullposition
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung vorgebbar. Diese Ausgestaltung
der Regeleinrichtung ermöglicht
einen Einsatz in einer Vielzahl von möglichen Applikationen, wobei
auf bewährte
und kostengünstige
Regelungskomponenten zurückgegriffen
werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird bei einem Schüttelverfahren
dadurch gelöst,
dass als System eine von einer Regeleinrichtung beaufschlagte motorische
Verstelleinrichtung vorgesehen wird.
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Dabei
ergeben sich die bereits angeführten Vorteile
der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugtem Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es
zeigen
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1:
eine Seitenansicht einer bekannten Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen einer Walze
einer eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine;
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2:
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und
Herbewegen einer Walze einer eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine;
und
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3:
eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen
einer Walze einer eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine.
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Die 1 zeigt
eine Seitenansicht einer bekannten Schüttelvorrichtung 1 zum
Hin- und Herbewegen einer Walze 2 einer nicht dargestellten
und eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine.
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Die
Walze 2 ist an schematisch angedeuteten Walzenlagern 3, 4 drehbar
und in Axialrichtung beweglich gelagert. Die Walze 2 ist
mittels einer im Allgemeinen lösbar
ausgestalteten Kupplung 5 mit der Schüttelvorrichtung 1 verbunden.
Die Schüttelvorrichtung 1 dient
zum Schütteln
der Walze 2 in der Axialrichtung der Walze 2,
wie es durch einen Doppelpfeil 6 angedeutet ist.
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Die
Schüttelvorrichtung 1 weist
eine Einrichtung 7, beispielsweise einen Schlitten, ein
Gestell oder einen Rahmen, auf, die an Einrichtungslagern 8, 9 in
Richtung des Doppelpfeils 6, also in Axialrichtung der
Walze 2 beweglich oder verfahrbar gelagert ist.
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Die
Einrichtung 7 ist an einem axialen Ende mit einer Antriebsstange 10 versehen,
die in die Kupplung 5 übergeht,
derart, dass eine Hin- und Herbewegung der Einrichtung 7 zu
einer entsprechenden Hin- und Herbewegung der Walze 2 führt.
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Hierzu
sind an der Einrichtung 7 ein erster Exzenterantrieb 11 und
ein zweiter Exzenterantrieb 11 vorgesehen.
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Der
erste Exzenterantrieb 11 ist durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 14, 15 gebildet, die
symmetrisch zu einer Walzenachse 13 der Walze 2 drehbar
in der Einrichtung 7 gelagert sind. Der zweite Exzenterantrieb 12 ist
durch ein Paar von Schwungmassenkörpern 16, 17 gebildet,
die ebenfalls symmetrisch zu der Walzenachse 13 drehbar
in der Einrichtung 7 gelagert sind.
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Die
Schwungmassenkörper 14, 15 bzw. 16, 17 der
jeweiligen Exzenterantriebe 11, 12 sind rotationsmäßig miteinander
gekoppelt (vergleiche 2).
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Weiterhin
ist ein System 18 vorgesehen, das die Zentrierung bzw.
Beibehaltung des gemeinsamen Nullpunkts N (Kreis mit Doppelpfeil)
in Bezug auf von außen
wirkende Störgrößen bewirkt.
Das System 18 umfasst mehrere eine jeweilige Federvorspannung erzeugende
Zentrierfedern 19, die zwischen der Einrichtung 7 und
ortsfesten und beispielsweise auf dem Fundament befestigten Bauteilen 20 angeordnet sind.
Die Zentrierfedern 19 wirken dabei insbesondere in der
Axialrichtung der Walze 2, wie es durch einen Doppelpfeil 6 angedeutet
ist.
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Die 2 zeigt
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum
Hin- und Herbewegen einer Walze 2 einer nicht dargestellten
und eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine. Hinsichtlich des
prinzipiellen Aufbaus dieser Schüttelvorrichtung 1 wird
auf die Beschreibung der Schüttelvorrichtung 1 der 1 verwiesen.
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An
der Einrichtung 7 sind ferner ein Beschleunigungssensor 21 und
ein Wegsensor 22 vorgesehen, die die Beschleunigung und
die Position der Einrichtung 7 aufnehmen und das Beschleunigungssignal
an eine Regeleinrichtung 23 weiterleiten. Die Regeleinrichtung 23 steuert
zwei Motoren 24, 25 an, die jeweils durch einen
hochdynamischen Drehstrommotor gebildet sind. Der erste Motor 24 treibt
einen der Schwungmassenkörper 14, 15 des ersten
Exzenterantriebs 11 an, wobei sich der andere Schwungmassenkörper des
ersten Exzenterantriebs 11 aufgrund der rotationsmäßigen Kopplung
immer mitdreht. Gleichermaßen
treibt der zweite Motor 25 einen der Schwungmassenkörper 16, 17 des
zweiten Exzen terantriebs 12 an, wobei sich der andere Schwungmassenkörper des
zweiten Exzenterantriebs 12 aufgrund der rotationsmäßigen Kopplung immer
mitdreht. Die Kopplung zwischen den Motoren 24, 25 und
den entsprechenden Exzenterantrieben 11, 12 ist
aus Übersichtsgründen lediglich
schematisch angedeutet.
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Die
Regeleinrichtung
23 führt
eine vorliegend „Winkelgleichlauf-Regelung" genannte Art von Regelung
durch, was bedeutet, dass die Regeleinrichtung
23 den Verstellwinkel
zwischen den Exzentermassen
14,
15 und den Exzentermassen
16,
17 einstellbar
regelt. Hinsichtlich der weiteren Beschreibung dieser „Winkelgleichlauf-Regelung" wird auf die bereits
angeführte
deutsche Offenlegungsschrift
DE 197 04 730 A1 verwiesen; der diesbezügliche Inhalt dieser
Druckschrift wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung
gemacht, insbesondere der Inhalt von Spalte 6, Zeile 17, bis Spalte
7, Zeile 51.
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Das
System 18 umfasst nun eine von einer Regeleinrichtung 26 beaufschlagte
motorische Verstelleinrichtung 27, deren Primärteil 28 ortsfest
und deren Sekundärteil 29 an
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 angeordnet
ist. Selbstverständlich
kann auch das Primärteil 28 an
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 und das
Sekundärteil 29 ortsfest
angeordnet sein.
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Die
motorische Verstelleinrichtung 27 ist in der Ausführung der 2 ein
Elektromotor 30, insbesondere ein Drehstrom-Linearmotor,
dessen Gehäuse
(Primärteil) 31 ortsfest
und dessen Abtrieb (Sekundärteil) 32 an
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 angeordnet
ist. Die motorische Verstelleinrichtung 27 kann in weiterer
Ausführung
auch einen Hydraulik- oder Pneumatikantrieb umfassen.
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Die
Regeleinrichtung 26 umfasst mindestens einen an der Einrichtung 7 angeordneten
Sensor 33 zur Erfassung der Ist-Position I und einen Regler 34 mit
einem Sollwertgeber 35 und einer über eine Leistungsstelle 36 auf
die Verstelleinrichtung 27 geschaltete Stellgröße x. Die
Schaltung der Stellgröße x auf die
Verstelleinrichtung 27 erfolgt im Regelfall auf das Primärteil 31.
Der Sensor 33 ist dabei als bekannter Wegsensor 33 ausgebildet
und vorzugsweise in der Axialrichtung der Walze 2 angeordnet.
Weiterhin ist über
die Regeleinrichtung 26 eine beliebige Soll-Nullposition
N (Kreis mit Doppelpfeil) der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 vorgebbar.
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Dabei
können
die motorische Verstelleinrichtung mittels Elektromotor, die Leistungsstelle
des Linearantriebes an den bereits vorhandenen Geichspannungszwischenkreis
der beiden Drehstrom-Exzenterantriebe elektrisch angekoppelt werden.
Der Leistungssteller für
den Linearmotor würde
somit nur aus einem Umrichter bestehen und die elektrische Energie
würde aus
dem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis entnommen oder zurückgespeist.
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Die 3 zeigt
eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 1 zum Hin-
und Herbewegen einer Walze 2 einer nicht dargestellten
und eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine. Da der prinzipielle
Aufbau dieser Schüttelvorrichtung 1 dem
prinzipiellen Aufbau der Schüttelvorrichtung 1 der 1 entspricht,
wird auf deren Beschreibung verwiesen.
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Das
System 18 umfasst wiederum eine von einer Regeleinrichtung 26 beaufschlagte
motorische Verstelleinrichtung 27, deren Primärteil 28 ortsfest und
deren Sekundärteil 29 an
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 angeordnet
ist.
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Die
motorische Verstelleinrichtung 27 ist in der Ausführung der 3 ein
Drehstrom-Linearmotor 30, dessen Gehäuse (Primärteil) 31 ortsfest
und dessen Abtrieb (Sekundärteil) 32 an
der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 angeordnet
ist.
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Die
Regeleinrichtung 26 umfasst mindestens einen an der Einrichtung 7 angeordneten
Sensor 33 zur Erfassung der Ist-Position I und einen Regler 34 mit
einem Sollwertgeber 35 und einer über eine Leistungsstelle 36 auf
die Verstelleinrichtung 27 geschaltete Stellgröße x. Die
Schaltung der Stellgröße x auf die Verstelleinrichtung 27 erfolgt
im Regelfall auf das Primärteil 31.
Der Sensor 33 ist dabei als bekannter Wegsensor 33 ausgebildet
und vorzugsweise in der Axialrichtung der Walze 2 angeordnet.
Weiterhin ist über
die Regeleinrichtung 26 eine beliebige Soll-Nullposition
N (Kreis mit Doppelpfeil) der beweglichen bzw. verfahrbaren Einrichtung 7 vorgebbar.
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Die
erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung 1 eignet
sich in hervorragender Weise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Hin- und Herbewegen eines Körpers 2 entlang
einer Achse desselben, insbesondere einer Walze 2 einer
eine Faserstoffbahn herstellenden Maschine.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Schüttelvorrichtung
und ein entsprechendes Schüttelverfahren
der eingangs genannten Art geschaffen werden, welche eine „sanfte" Lagekorrektur der
Einrichtung nur durchführen,
wenn von außen
wirkende Störgrößen auf
die Schüttelvorrichtung
einwirken.
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- 1
- Schüttelvorrichtung
- 2
- Körper, Walze
- 3,
4
- Walzenlager
- 5
- Kupplung
- 6
- Doppelpfeil
- 7
- Einrichtung
- 8,
9
- Einrichtungslager
- 10
- Antriebsstange
- 11
- Erster
Exzenterantrieb
- 12
- Zweiter
Exzenterantrieb
- 13
- Walzenachse
- 14,
15
- Schwungmassenkörper
- 16,
17
- Schwungmassenkörper
- 18
- System
- 19
- Zentrierfeder
- 20
- Bauteil
- 21
- Beschleunigungssensor
- 22
- Wegsensor
- 23
- Regeleinrichtung
- 24,
25
- Motor
- 26
- Regeleinrichtung
- 27
- Verstelleinrichtung
- 28
- Primärteil
- 29
- Sekundärteil
- 30
- Elektromotor
- 31
- Gehäuse
- 32
- Abtrieb
- 33
- Sensor
- 34
- Regler
- 35
- Sollwertgeber
- 36
- Leistungsstelle
- I
- Ist-Position
- N
- Nullpunkt
(Kreis mit Doppelpfeil)
- x
- Stellgröße