Eine Spannung entsteht durch entgegengesetzt ziehende Kräfte, und beim Einsatz solcher Kräfte bei Verfahren mit bewegten Bahnen müssen bei einer Produktion diese entgegengesetzt wirkenden Kräfte auf einem bestimmten Wert gehalten werden, wie er für die verarbeiteten Materialen und das entsprechende Verfahren erforderlich ist.
Spannung ist eine unsichtbare Kraft, sodass ohne eine entsprechende Regelvorrichtung die Auswirkungen einer falschen Bahnspannung gegebenenfalls erst bei der Auslieferung eines verarbeiteten Produkts an den Kunden festgestellt werden. Dies ist insbesondere bei Dehnfolien und Laminaten der Fall.
Die richtige Bahnspannung für irgendein Material hängt nicht nur von seinem Elastizitätsmodul ab, sondern auch von dem jeweils durchgeführten Verfahren. So zum Beispiel benötigt eine Flexodruckmaschine beim Bedrucken einer dünnen Plastikfolie unterschiedliche Einstellwerte beim Abrollen, ebenso für den Druckprozess sowie auch zum Längsschneiden und Aufrollen.
Die spezifische Bahnspannung bzw. die Kraft pro Materialbreite wird unter Beachtung der Dicke und Art des Materials errechnet. Die Maßeinheiten für die Spannung sind normalerweise Pfund pro Zoll (pounds per linear inch) (PLI), Newton pro Zentimeter (N/cm) oder Kilogramm pro Zentimeter (kg/cm). In der Papierindustrie bevorzugt man zur Angabe der Bahnspannung die auf das Papiergewicht pro Flächeneinheit bezogene Kraft.
Montalvo hat als auf die Bahnspannungsregelung spezialisierter Hersteller erkannt, dass jeder Kunde und jedes Verfahren speziell beurteilt werden müssen, um die richtige Lösung liefern zu können. Die Einführung des Systems 3000 zusammen mit anderen Modellen stellt sicher, dass die Kunden von Montalvo die größtmögliche Auswahl für die zur Erfüllung ihrer Anforderungen geeignete Bahnspannungsregelung haben.
Die Aufrechterhaltung der korrekten Bahnspannung ist bei jedem Arbeitsgang erforderlich. Die meisten Verarbeitungsmaschinen haben mindestens zwei und manchmal bis zu zehn getrennte Bahnspannungszonen. Beim Abrollen einer Materialrolle muss die Spannung auf einen konstanten Wert eingestellt werden, der hoch genug ist damit die Bahn ohne Schlupf über die Rollen gleitet und keine Knitter entstehen, aber nicht so hoch, dass sich das Material ausdehnt oder es zu einem Bahnriss kommt.
Bei Beschichtungsprozessen ist es wichtig, dass die Beschichtung konstant und gleichmäßig aufgetragen wird. In einer solchen Situation ist das Spannungsgefälle über der Bahn ebenso wichtig wie die Gesamtbahnspannung in der Maschinenrichtung, um ein gleichmäßiges und wiederholbares Beschichtungsgewicht zu erhalten.
Eine konstante Bahnspannungsregelung ist insbesondere beim Mehrfarbendruck von großer Wichtigkeit, wo die Bahn nur durch die Spannung gehalten wird sowie auch beim Laminieren von zwei oder mehr Bahnen. Besonders in diesem Fall ist die relative Spannung zwischen den Bahnen kritisch, um eine Faltenbildung beim Endprodukt zu vermeiden. Die Bahnspannung muss auch bei Umrollmaschinen präzise geregelt werden, um perfekte Rollen für den Transport und für die weitere Verarbeitung zu erhalten.
Aus diesen Beispielen erkennt man, dass man zum Erzielen einer maximalen Produktivität bei verringertem Ausschuss mit geringstmöglichen Stillstandszeiten die Bahnspannungsregelung nicht dem Zufall überlassen darf. Es gibt eine Anzahl Verfahren auf dem Markt, die zur Regelung der Bahnspannung entwickelt wurden. Diese sind: voreingestellte Systeme, Tänzerregelungssysteme und Messwertwandler.
Beim einem voreingestelltem Verfahren gibt der Bediener einen Satz vorbestimmter Werte ein, um die Bahnspannung konstant zu halten. Mit einer kontinuierlichen Kontrolle des Rollendurchmessers reagiert die Bremse oder der Antrieb entsprechend dem vorgegebenen Signal. Dies kann mit einer Art mechanischem Arm, durch elektronische Berechnung oder den Einsatz von Ultraschallsensoren wie das Montalvo U-3500 System erfolgen.
Beim voreingestellten Verfahren wird die Bremse nur in Abhängigkeit des Durchmessers geregelt und es ist daher nur für Maschinen geeignet, die feste und relativ billige Materialien verarbeiten.
Das Tänzersystem ist weit verbreitet, da hier Bahnspannung durch Einsatz einer beweglichen Walze oder einer entsprechenden Vorrichtung geregelt wird. Obwohl man es als ein Bahnspannungsregelungssystem bezeichnet ist es in Wirklichkeit mehr ein stufenloser Geschwindigkeitsregler und die Bahnspannung hängt von der Kraft ab, die auf die auf der Bahn laufenden Walze einwirkt. Tänzersysteme arbeiten durch Ausgleich der Bahnspannungskraft mit der auf die Walze einwirkenden Kraft. Das Regelungssystem hält die Tänzerposition konstant, indem es die Eingabe- oder Ausgabewerte für die Bahngeschwindigkeit einstellt.
Der pneumatisch belastete Tänzerarm erzeugt normalerweise einen Ausgangsdruck in direkter Beziehung zu seiner Position. Ein Tänzerregler regelt die Bremse derart, dass sich die Position des Arms bei einer Änderung des Rollendurchmessers nicht ändert.
Nachteilig bei diesem System ist, dass man zwar mit einem neuen Regelungssystem genaue Ergebnisse erhält, sich nach einer gewissen Zeit aber die Betriebseigenschaften ändern können, was zu Unregelmäßigkeiten und Produktionsproblemen führen kann. Es sind jedoch Tausende dieser Systeme im Einsatz. Mit keinem kann aber die Bahnspannung gemessen oder angezeigt werden. Man erreicht mit ihnen jedoch bis zu einem gewissen Grade eine Regelung der Bahnspannung für bestimmte Anwendungen mit der Möglichkeit einer Bahnspeicherung.
Die wirksamste Regelung irgendeiner Bahnkenngröße ist, diese zu messen, mit dem erforderlichen Wert zu vergleichen und eine elektronische/mathematische Korrektur durchzuführen. Dies ist die Funktion des Montalvo Messwertwandlers.
Die einzigmögliche kontinuierliche Messung der Spannung einer bewegten Bahn erfolgt durch die Führung der Bahn über eine mit Kraftmessdosen (oder Messwertwandlern) ausgerüsteten Walze durch Messung der auf diese Walze infolge der Bahnspannung und des Umschlingungswinkels einwirkenden Kraft. Das sich dadurch ergebende Signal ist ein Maß für die Bahnspannung und kann mit einem Signal verglichen werden, das der gewünschten Bahnspannung oder einem Einstellwert entspricht. Der zwischen beiden Signalen vorhandene Unterschied wird dann durch einen Regelverstärker verarbeitet, um die Stabilität in der Bahn über einen weiten Bereich von Maschinengeschwindigkeiten, Rollendurchmessern und Spannungen aufrechtzuerhalten.
Die Ausgangsgröße wird verstärkt und damit entweder der Luftdruck für eine pneumatische Bremse (im allgemeinen eine Montalvo Druckluftbremse) eingestellt oder zur Regelung einer elektrischen Bremse oder eines Motors eingesetzt.
All diese Systeme arbeiten in Verbindung mit der Bahn, um die erforderliche Spannung zu erzeugen, die dann durch Messwertwandler zu einem Closed-Loop-System werden.
Das Montalvo System 3000 ändert dynamisch die Parameter auf dem Regler bei Durchmesseränderungen der Rollen. Die scheint nur bei Montalvo der Fall zu sein.
Eine Auswahl des richtigen Bahnspannungsregelungssystems kann nur nach einer Beratung vor Ort erfolgen, bei der Faktoren wie das vorgesehene Verfahren und die Maschinenbedingungen berücksichtig werden. Danarota mit den Erfahrungen ihrer europäischen Vertreter ist dabei praktisch ebenso wichtig wie die Regelungssysteme selbst. Nur bei Beachtung der Empfehlungen der Experten kann sichergestellt werden, dass das richtige Bahnspannungsregelungssystem für eine maximale Rentabilität gewählt wird.
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