AT501517B1 - Verfahren und messausrüstung zur bestimmung der winkelgeschwindigkeitsdifferenz - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Messen der gegenseitigen Drehbewegung von sich drehenden Bauteilen, die bei der Behandlung einer sich bewegenden Bahn, insbesondere einer Papierbahn, verwendet werden. Die Erfindung betrifft auch eine Ausrüstung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von 5 Anspruch 15.

Hohe Bahngeschwindigkeiten bei den aktuellen Papierherstellungs- und Fertigbearbeitungsvorgängen stellen extrem hohe Anforderungen an Steuerungssysteme, durch welche die Bewegungen der Papierbahn auf einer von Walzen, Zylindern, Rollen und anderen entsprechenden, io sich drehenden Bauteilen ausgebildeten Bahn gesteuert werden. Zur Vermeidung von Bahnabrissen und/oder zur Regulierung der Eigenschaften der Papierbahn benötigt das Steuerungssystem spezifische Messinformationen über die Umfangsgeschwindigkeiten der mit der Papierbahn in Kontakt befindlichen Bauteile. In vielen Fällen ist es wichtig, insbesondere die genaue gegenseitige Differenz zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der sich drehenden Bauteile 15 sowie ihre Umfangsgeschwindigkeiten zu kennen, wobei die Geschwindigkeitsdifferenz die von den Bauteilen auf die Papierbahn ausgeübten Kräfte beeinflusst.

Eine genaue Steuerung der Umfangsgeschwindigkeiten ist insbesondere beim Aufrollvorgang einer Papierbahn wichtig. Beim Aufrollvorgang wird eine Endlospapierbahn mit mehreren Me-20 tern Breite, die direkt von einer damit ununterbrochen bzw. online verbundenen Papiermaschine, oder von einer separaten, externen Fertigbearbeitungsvorrichtung übergeben wird, so aufgerollt, dass sie um Rollenkerne, sogenannte Rollenspulen herum aufeinanderfolgend Maschinenrollen bildet. Diese großen, im Wesentlichen mit der Papierproduktionsbreite übereinstimmenden Maschinenrollen dienen als eine Art Zwischenspeicher für die Papierbahn zwischen 25 externen Fertigbearbeitungsvorgängen. Ein erfolgreicher Aufrollvorgang ist von grundlegender Bedeutung, um eine möglichst hohe Qualität der auf den Maschinenrollen gelagerten Papierbahn für die Weiterverarbeitung aufrechtzuerhalten.

Es sind verschiedene bekannte Aufrolllösungen vorhanden, wobei eine davon gegenwärtig im 30 Allgemeinen beim Aufrollen von Maschinenrollen mit großer Größe und großer Masse verwendete Aufrollerart ein sogenannter mittelpunktantriebsunterstützter Aufroller ist. Bei der zuvor erwähnten Aufrollerart wird ein entweder feststehender oder sich bewegender, mit einem Mittelpunktantrieb und einer wachsenden Maschinenrolle ausgerüsteter Aufrollzylinder verwendet, die sich in einer sogenannten Walzenspaltberührung mit dem Aufrollzylinder in der Aufrollstati-35 on befindet. Die Papierbahn wird über einen zwischen dem Aufrollzylinder und der sich ausbildenden Maschinenrolle ausgebildeten Walzenspalt auf die Maschinenrolle geführt. Zur Verbesserung der Steuerung des Aufrollvorgangs bei mittelpunktantriebsunterstützten Aufrollern ist die als Rollenkern für die Maschinenrolle funktionierende Rollenspule zur Verbesserung des Aufrollvorgangs zusätzlich zu der Tatsache, dass der zuvor erwähnte Aufrollzylinder durch einen 40 Mittelpunktantrieb gedreht wird, mit einem eigenen separaten Mittelpunktantrieb versehen.

Bei mittelpunktantriebsunterstützten Aufrollem werden die Eigenschaften der sich ausbildenden Maschinenrolle während des Aufrollvorgangs auf bekannte Art und Weise mittels Steuergrößen beeinflusst, wobei es sich zum Beispiel um die vor dem Walzenspalt und dem Aufrollzylinder 45 bestimmte Bahnspannung der Papierbahn, die auf die Papierbahn ausgeübte Walzenspaltkraft (Linearlast) des Aufrollwalzenspaltes, und die von dem Mittelpunktantrieb der Maschinenrolle auf die Papierbahn ausgeübte Umfangskraft handelt.

In der früheren Patentanmeldung WO 99/37567 des Anmelders wird ein Verfahren zur Steue-50 rung des Aufrollvorgangs bei mittelpunktunterstützten Aufrollem offenbart, wobei bei dem Verfahren die Radialdichte der sich ausbildenden Maschinenrolle konstant oder in spezifischen Intervallen bestimmt, und der Dichtewert der Maschinenrolle bei der Rückkopplungsregulierung des Aufrollvorgangs verwendet wird, das heißt es wird auf ein im Voraus für jede Papierqualität bestimmtes, optimales Radialdichteprofil abgezielt. 55 3 AT 501 517 B1

Zur Bestimmung der Radialdichte der Maschinenrolle sind Informationen über die Veränderung der Masse der Maschinenrolle in Abhängigkeit von der Zeit erforderlich. Die Veränderung der Masse kann berechnet werden, wenn die Breite und das Flächengewicht der Papierbahn sowie die Geschwindigkeit der auf die Maschinenrolle aufgerollten Bahn bekannt sind. Die Geschwin-5 digkeit der Bahn wird auf bekannte Art und Weise zum Beispiel durch Messen der Drehzahl des einen Standarddurchmesser aufweisenden Aufrollzylinders ermittelt. Im Hinblick auf die Bestimmung der Masse der Maschinenrolle kann die Breite der Bahn als konstant und bekannt betrachtet werden. Es kann auch oftmals angenommen werden, dass das Flächengewicht der im Aufrollvorgang befindlichen Bahn konstant und bekannt ist, wobei es auch möglich ist, das io Flächengewicht mittels bekannter Verfahren, wenn notwendig, zum Beispiel mittels eines vor dem Aufrollzylinder in Bewegungsrichtung der Bahn positionierten Sensors zu messen.

Zusätzlich zu Informationen über die Veränderung der Masse der Maschinenrolle sind auch solche über eine gleichzeitige Veränderung des Volumens der Maschinenrolle zur Bestimmung 15 der Dichte der Maschinenrolle notwendig.

Ein zum Beispiel in der zuvor erwähnten Patentanmeldung WO 99/37567 des Anmelders offenbartes und an sich bekanntes Verfahren zur Bestimmung des Volumens einer Maschinenrolle basiert auf der genauen Bestimmung der Drehzahl der Maschinenrolle, wenn die Geschwindig-20 keit der sich im Aufrollvorgang auf die Maschinenrolle befindlichen Papierbahn bekannt ist. Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, dass sich bei wachsendem Durchmesser und Radius der Maschinenrolle die Länge des Umfangs der Maschinenrolle ebenso verändert, wobei diese Veränderung als eine langsame Abnahme der Drehzahl der Maschinenrolle erkennbar ist. 25 Ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung der gegenseitigen Differenz bei der Geschwindigkeit der sich drehenden Bauteile basiert auf dem Vergleich der Anzahl von Impulsen von Impulssensoren, die auf den sich drehenden Wellen der Bauteile wie oben beschrieben angebracht sind. Nachfolgend ist die Messung der Differenz der Drehzahl der Maschinenrolle und des Aufrollzylinders mittels eines Beispiels auf eine Art und Weise beschrieben, die zum Beispiel in 30 dem Artikel „Measurement of Paper Roll Density during Winding“ / „Messung der Papierrollendichte während des Aufrollens“, L.G. Eriksson, C. Lydig, J.A. Viglund, TAPPI Journal, Januar 1983, Seiten 63-66 offenbart ist.

Der Aufrollzylinder ist mit einem ersten hochauflösenden Impulssensor ausgerüstet, wobei der 35 erste Impulssensor zum Beispiel 5000 Impulse pro voller Umdrehung des Aufrollzylinders erzeugt. Die sich ausbildende Maschinenrolle ist mit einem zweiten Impulssensor ausgerüstet, wobei der zweite Impulssensor zum Beispiel einen Impuls pro voller Umdrehung der Maschinenrolle erzeugt. Durch die Bestimmung der Anzahl von Impulsen, die von dem ersten Impulssensor während der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen von dem zweiten Im-40 pulssensor erhalten wird, ist es möglich, die Veränderungen bei den Drehzahlen der Maschinenrolle und des Aufrollzylinders im Verhältnis zueinander zu erkennen und zu bestimmen. Die absoluten Drehzahlen können durch die Berechnung der Anzahl von Impulsen während eines spezifischen bekannten Zeitraumes bestimmt werden. 45 In einer solchen Situation, wenn die miteinander in Walzenspaltberührung stehende Maschinenrolle und der Aufrollzylinder eine gleiche Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, veranschaulichen die von dem ersten Impulssensor während der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des zweiten Impulssensors erhaltenen Impulse die Länge des Umfangs der sich ausbildenden Maschinenrolle im Verhältnis zu der bekannten Umfangslänge des Aufrollzylinders, wobei so die Messung zur Bestimmung des Radius/Durchmessers der Maschinenrolle, und dadurch auch zur Bestimmung des Volumens verwendet werden kann. Diese Informationen können auf bekannte Art und Weise weiterhin zur Bestimmung der Dichte der Maschinenrolle, und dadurch zur Regulierung des Aufrollvorgangs verwendet werden. 55 Die Genauigkeit der Messung unter Verwendung von Impulssensoren wie oben beschrieben, ist 4 AT 501 517 B1 jedoch immer durch die Anzahl der von dem zweiten Sensor pro Umdrehung erzeugten Impulse begrenzt, wobei die Anzahl von Impulsen bei für Industriebedingungen geeigneten Sensorarten typischerweise in der Größenordnung von 5000 Impulsen/Umdrehung liegt. Da eine unbegrenzte Erhöhung der Anzahl von Impulsen, das heißt der Auflösung der Impulssensoren, nicht mög-5 lieh ist, wurden Versuche unternommen, dieses Problem durch die Erhöhung der Messzeitdauer zu vermeiden, das heißt durch die Berechnung der Anzahl von Impulsen, die von einem Impulssensor bei mehreren Umdrehungen der Maschinenrolle gegeben werden, und somit durch Berechnung eines Durchschnittswertes für das Messergebnis über mehrere Umdrehungen, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Dies hat natürlich zur Folge, dass die Echtzeitqualität des io das Messergebnis verwendenden Regulierungssystems leidet, da das Messergebnis somit nur mit einer Verzögerung erhalten wird.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zum Messen der gegenseitigen Drehbewegung von sich drehenden Bauteilen, wobei es 15 mittels des Verfahrens möglich ist, eine im Vergleich zu der oben beschriebenen Lösung nach dem Stand der Technik bedeutend bessere Messgenauigkeit zu erreichen, und darin, dass im Gegensatz zu dem Stand der Technik die Genauigkeit des Verfahrens nicht durch die von den Impulssensoren pro Umdrehung erzeugte Maximalanzahl von Impulsen begrenzt ist. Weiterhin besteht ein Ziel der Erfindung in der Bereitstellung einer einfachen Messausrüstung zur Durch-20 führung des Verfahrens, die einfach im Gebrauch ist.

Um diesen Zweck zu erfüllen, ist das Messverfahren gemäß der Erfindung in erster Linie durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruches 1 präsentiert wird. 25

Die Messausrüstung gemäß der Erfindung ist wiederum in erster Linie durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruches 15 präsentiert wird.

Die anderen abhängigen Ansprüche präsentieren einige bevorzugte Ausführungsformen der 30 Erfindung.

Man kann sagen, dass der Grundgedanke der Erfindung in dem Wissen besteht, dass die Messung durch die Verlagerung von der Berechnung der Anzahl von Impulsen auf die Bestimmung des genauen Ereigniszeitpunktes verbessert werden kann. Somit basiert die verbesserte Mess-35 genauigkeit überhaupt nicht auf einer Erhöhung der Anzahl der von den Impulssensor pro Umdrehung gegebenen Impulse, sondern eine gute Messgenauigkeit kann nun mittels Sensoren erreicht werden, die nur einen Impuls pro Umdrehung erzeugen.

Gemäß dem Verfahren ist das untersuchte erste, sich drehende Bauteil mit einem ersten Im-40 pulssensor ausgerüstet, der Impulse im Verhältnis zu der Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils erzeugt, und das zweite, sich drehende Bauteil ist auf entsprechende Art und Weise mit einem zweiten Impulssensor ausgerüstet, der Impulse im Verhältnis zu der Winkelposition des zweiten, sich drehenden Bauteils erzeugt. Die zuvor erwähnten Impulssensoren können einen oder mehrere Impulse pro voller Umdrehung des im Messvorgang befindlichen 45 Bauteiles erzeugen.

Die spezifischen Ereigniszeitpunkte der von dem ersten und dem zweiten Impulssensor erzeugten Impulse werden registriert, und sie werden in Intervallen einer vollen Umdrehung des als Bezug dienenden, ersten, sich drehenden Bauteils auf die nachfolgend beschriebene Art und so Weise miteinander verglichen.

Eine Interpolation und Interpolationsparameter werden für jeden letzten gemessenen Impuls der von dem ersten Impulssensor über eines oder mehrere aufeinanderfolgende Intervalle vor dem letzten Impuls erzeugten Impulsfolge bestimmt, wobei die Intervalle zwischen den von dem 55 ersten Impulssensor registrierten aufeinanderfolgenden Impulsen ausgebildet werden, die 5 AT 501 517 B1 derselben Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des ersten, sich drehenden Bauteils entsprechen. Durch die Interpolation und Interpolationsparameter wird weiterhin eine genaue Bestimmung der Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils an jedem beliebigen Zeitpunkt innerhalb des Intervalls/der Intervalle 5 ermöglicht.

Eine Position wird nun mittels der Interpolation und Interpolationsparameter für jeden Impuls des zweiten Impulssensors bestimmt, der während des zuletzt für das erste, sich drehende Bauteil bestimmten Intervalls erkannt wird, wobei die Position die als Bezugswert dienende io Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils an dem Ereigniszeitpunkt des Impulses des angibt.

Mittels der Positionen, die derselben Winkelposition bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des zweiten, sich drehenden Bauteiles entsprechen, ist es weiterhin möglich, einen Verlauf 15 (Differenz zwischen den Positionen, das heißt den Winkelwerten) im Verhältnis zu dem als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteil zu bestimmen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist es mittels der Erfindung möglich, den von dem zweiten, sich drehenden Bauteil bei jeder Umdrehung zurückgelegten Winkel/Entfemung, oder, wenn notwendig, des als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteils genau zu bestimmen. 20

Bei der einfachsten Ausführungsform der Erfindung erzeugen der in Verbindung mit dem ersten und zweiten, sich drehenden Bauteil installierte erste und zweite Impulssensor beide einen Impuls pro Umdrehung des im Messvorgang befindlichen Bauteiles. 25 Die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf diese Ausführungsform begrenzt, sondern es ist in Verbindung mit beiden, sich drehenden Bauteilen möglich, einen oder mehr Impulse pro Umdrehung erzeugende Impulssensoren zu installieren. Bei solchen Ausführungsformen der Erfindung werden eine Interpolation und Interpolationsparameter für jeden Impuls separat bestimmt, der einer anderen Winkelposition entspricht, und von dem als Bezug dienenden ersten 30 Impulssensor für jede Umdrehung erzeugt wird, und jeder von dem zweiten Impulssensor pro Umdrehung erzeugte Impuls, der einer anderen Winkelposition entspricht, wird mit jeder zuvor erwähnten Interpolation separat verglichen. Somit wird eine Anzahl von n x m Werten für die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz ermittelt, wobei n die Anzahl von Impulsen ist, die von dem ersten Impulssensor pro voller Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils, und m dement-35 sprechend die Anzahl von Impulsen ist, die von dem zweiten Impulssensor pro voller Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils erzeugt wird. Mittels der Werte ist es möglich, weiterhin einen Durchschnittswert zu berechnen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht insbesondere darin, dass bei niedrigen Drehzahlen eine kleine Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit erzeugt wird, so dass die Echtzeitqualität des Messergebnisses verbessert wird, und dass bei 40 Verwendung der Durchschnittswerte die Messgenauigkeit ebenfalls verbessert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Messverfahren zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit der beim Aufrollen einer Papierbahn ausgebildeten Maschinenrolle im Verhältnis zu der Umfangsgeschwindigkeit des Aufrollzylinders, das heißt zur Messung der 45 Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der Bauteile verwendet. Dadurch wird es möglich, die Länge des Umfangs der Maschinenrolle im Verhältnis zu der Länge des Umfangs des Aufrollzylinders zu bestimmen, und dadurch die Veränderung von Radius und Volumen der Maschinenrolle in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen. Diese Informationen können zur Bestimmung der Dichte der Maschinenrolle, und zur Regulierung des Aufrollvorgangs mittels der Dichteinforma-50 tionen verwendet werden.

Die größten Vorteile der Erfindung im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik umfassen eine bedeutende Verbesserung der Messgenauigkeit sowie die Erzeugung genauer Messergebnisse mit geringer Verzögerung, wodurch die Verwendbarkeit des Messergebnisses 55 bei der Echtzeitregulierung verbessert wird. Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine große

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Wahlfreiheit bei der Auswahl der Art von für die Messung notwendigen Impulssensoren, da die Maximalanzahl von pro Umdrehung erhaltenen Impulsen im Hinblick auf die Genauigkeit nicht von Bedeutung ist. Darüber hinaus weist die das Verfahren gemäß der Erfindung durchführende Messvorrichtung eine einfache Struktur auf, und kann leicht montiert werden. Die Messvor-5 richtung ist zur Verwendung entweder als Festinstallation geeignet, oder sie kann bei der mobilen Wartung und zu Testzwecken verwendet werden.

Die folgende detailliertere Beschreibung der Erfindung veranschaulicht Fachleuten auf diesem Gebiet noch deutlicher die möglichen Ausführungsformen der Erfindung sowie die mit der Erfin-io düng im Verhältnis zum Stand der Technik erreichbaren Vorteile.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei in 15 20 25 30

Fig. 1 im Prinzip eine gegenseitige Anordnung einer Maschinenrolle und eines Aufrollzylinders beim Aufrollen dargestellt ist,

Fig. 2 die Verwendung von Impulssensoren nach dem Stand der Technik zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz einer Maschinenrolle und eines Aufrollzylinders veranschaulicht ist,

Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz einer Maschinenrolle und eines Aufrollzylinders veranschaulicht ist,

Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist, bei der eine lineare Interpolation zum Einsatz kommt,

Fig. 5 die Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist, bei der eine polynome Interpolation zweiter Ordnung zum Einsatz kommt,

Fig. 6 eine Positionierung der Auslösereinrichtung von Impulssensoren gemäß der Erfindung in dem ersten und dem zweiten, sich drehenden Bauteil veranschaulicht ist,

Fig. 7 eine weitere Positionierung der Auslösereinrichtung von Impulssensoren gemäß der Erfindung in dem ersten und dem zweiten, sich drehenden Bauteil veranschaulicht ist, und

Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform der Messausrüstung gemäß der Erfindung bei der Anwendung zur Regulierung des Aufrollvorgangs veranschaulicht ist.

In Fig. 1 und 2 ist im Prinzip eine gegenseitige Anordnung der Maschinenrolle R und des Auf-35 rollzylinders D bei einem Aufrollvorgang, sowie die Verwendung von Impulssensoren S1, S2 nach dem Stand der Technik zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der Maschinenrolle R und des Aufrollzylinders R veranschaulicht.

Der Aufrollzylinder D dreht sich mit einer der Geschwindigkeit der Papierbahn W entsprechen-40 den Umfangsgeschwindigkeit, und ist mittels an den Enden angeordneter Wellen auf Lagern in dem Rahmen des Aufrollers oder an einer an dem Rahmen befestigten stabilen, oder sich bewegenden Konstruktion angebracht. Der Aufrollzylinder D ist über das andere Ende des Zylinders mit einer Mittelpunktantriebsvorrichtung M1 verbunden, wobei die Mittelpunktantriebsvorrichtung wiederum mit dem Antrieb einer anderen Vorrichtung verbunden ist, welche die 45 Papierbahn W so zuführt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Aufrollzylinders D so reguliert werden kann, dass sie der Geschwindigkeit der dem Aufroller zügeführten Papierbahn W entspricht. Für diese Regulierung des Mittelpunktantriebes M1 des Aufrollzylinders D ist es gemäß dem Stand der Technik möglich, ein Spannungsmessbauteil vordem Aufrollzylinder D in Bewegungsrichtung der Papierbahn W zum Messen der Spannung der Papierbahn W zu verwenden. 50

Die Papierbahn W wird auf einem Rollenkern T so gespeichert, dass sie eine Maschinenrolle R ausbildet, und die Maschinenrolle R wird gleichzeitig auf bekannte Art und Weise so gegen den Aufrollzylinder D belastet, dass ein sogenannter Walzenspalt ausgebildet, und eine gewünschte Walzenspaltkraft erreicht wird. Mit dem Rollenkem T, bei dem es sich um eine sogenannte 55 Rollenspule mit einem Metallrahmen handeln kann, die an ihren Enden drehbar auf Zapfen in 7 AT 501 517 B1

Lagergehäusen an ihren Enden gelagert ist, ist ein separater Mittelpunktantrieb M2 über das andere Ende der Rolle verbunden. Durch die Regulierung des Drehmomentes des Mittelpunktantriebes M2 ist es möglich, die auf die im Aufrollvorgang auf bekannte Art und Weise befindliche Papierbahn W ausgeübte Umfangskraft zu beeinflussen. Durch die Regulierung der Um-5 fangskraft, der Walzenspaltkraft und der Spannung der Bahn W vor dem Walzenspalt ist es möglich, das Radialdichteprofil der Maschinenrolle R zu beeinflussen.

Zur Steuerung des zuvor erwähnten Aufrollvorgangs benötigt das den Aufrollvorgang steuernde Regulierungssystem Informationen über die Drehzahlen des Aufrollzylinders D und genaue io Informationen insbesondere über die gegenseitige Differenz der Umfangs-Winkelgeschwindigkeiten der Bauteile, um die Dichte der Maschinenrolle R zu bestimmen.

In Fig. 1 ist der Aufrollzylinder D nach dem Stand der Technik mit einem ersten Impulssensor S1 ausgerüstet, wobei der erste Impulssensor zum Beispiel 5000 Impulse pro voller Umdrehung 15 des Aufrollzylinders D erzeugt. Die Maschinenrolle R (Rollenspule T) ist wiederum mit einem zweiten impulssensor S2 ausgerüstet, wobei der zweite Impulssensor S2 einen Impuls pro voller Umdrehung der Maschinenrolle R erzeugt.

Durch die Bestimmung der Anzahl von Impulsen (in der Zeichnung mj, mi+i usw.), die von dem 20 zweiten Impulssensor S2 während der Zeit immer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen (in der Zeichnung mit n,, ni+1 usw. gekennzeichnet) von dem ersten Impulssensor S1 in Übereinstimmung mit Fig. 2 erhalten wird, ist es möglich, die Veränderungen bei den Winkelgeschwindigkeiten der Maschinenrolle R und des Aufrollzylinders D im Verhältnis zueinander, das heißt die Differenz zwischen den Winkelgeschwindigkeiten zu erkennen und zu bestimmen. 25 Absolute Drehzahlen können durch die Berechnung der Anzahl von Impulsen S1, S2 während eines spezifischen bekannten Zeitraumes bestimmt werden.

In der Situation von Fig. 2 kann die absolute Messgenauigkeit des Aufrollzylinders D und der Maschinenrolle R nur durch die Erhöhung der von dem ersten Impulssensor S1 pro Umdrehung 30 des Aufrollzylinders D gegebenen Impulse und/oder durch Berechnung des Messergebnisses über mehrere Umdrehungen der Maschinenrolle R (Intervalle ni, ni+1 usw.) verbessert werden. Das letztere Verfahren verschlechtert die Echtzeitqualität des Messergebnisses jedoch erheblich. 35 In Fig. 3 ist im Prinzip eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Maschinenrolle R und dem Aufrollzylinder D veranschaulicht.

Gemäß der Erfindung, und von dem Stand der Technik abweichend ist der Aufrollzylinder D mit 40 einem ersten Impulssensor S1 ausgerüstet, wobei der erste Impulssensor S1 nun nur einen Impuls pro Umdrehung des als Bezug dienenden Aufrollzylinders D erzeugt. Die Maschinenrolle R ist mit einem zweiten Impulssensor S2 ausgerüstet, wobei der zweite Impulssensor S2 nur einen Impuls pro Umdrehung der Maschinenrolle R erzeugt. 45 Gemäß der Erfindung werden die genauen Ereigniszeitpunkte der von dem ersten S1 und dem zweiten Impulssensor S2 erzeugten Impulse zum Beispiel mit einer Genauigkeit von etwa 1 ps registriert.

In der in dem oberen Teil von Fig. 3 dargestellten Kurve sind die von dem Impulssensor S1 so erzeugten Impulse in einem Koordinatensystem dargestellt, wobei die Horizontalachse die Zeit t und die y-Achse die Winkelposition des als Bezug dienenden Aufrollzylinders D in Radianten darstellt. Die Zeitmomente, die den von dem ersten Impulssensor S1 in Intervallen von einer vollen Umdrehung des Aufrollzylinders D gegebenen Impulsen entsprechen, sind in Fig. 3 mit U tn+i, tn+2 usw. dargestellt. Die Ereigniszeitpunkte der Impulse sind in dem Koordinatensystem 55 von Fig. 3 mit kugelförmigen Symbolen gekennzeichnet. 8 AT 501 517 B1

Gemäß der Erfindung werden eine Interpolation F und Interpolationsparameter nun für jeden von dem ersten Impulssensor S1 gegebenen Impuls über eines oder mehrere aufeinanderfolgende Intervalle vor dem Impuls bestimmt, wobei die Intervalle zwischen den von dem ersten Impulssensor S1 registrierten aufeinanderfolgenden Impulsen ausgebildet werden, die derselben Winkelposition des Aufrollzylinders bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Aufrollzylinders D entsprechen.

In Fig. 3 ist ein vor dem an einem Zeitpunkt tn+5 auftretenden Impuls liegendes Intervall in+5 dargestellt, wobei das Intervall in diesem Fall zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen tn+4 und tn+5 des ersten Impulssensors S1 ausgebildet ist. Dementsprechend ist ein Intervall in+4 usw. zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen tn+3 und tn+4 ausgebildet.

Durch die Interpolation F und Interpolationsparameter ist es weiterhin möglich, die genaue Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils, das heißt des Aufrollzylinders D zu jeder beliebigen Zeit innerhalb des Intervalls/der Intervalle zu bestimmen.

In Fig. 3 ist die Interpolation F so dargestellt, dass sie sich über alle in der Zeichnung dargestellten Impulse des Impulssensors S1 und die dazwischenliegenden Intervalle erstreckt, wobei die Interpolation F in der Praxis gemäß der Erfindung über eines oder mehrere aufeinanderfolgende, zuletzt erzeugte Intervalle immer dann erzeugt wird, wenn der erste Impulssensor S1 einen neuen Impuls gibt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Interpolation F erzeugt, und die damit in Zusammenhang stehenden Interpolationsparameter werden für einen ununterbrochenen Vorgang mit zuvor festgelegter Dauer bestimmt, der sich über einen Bereich spezifischer Länge von einem oder mehreren Intervallen erstreckt, wobei die Interpolation F mit zuvor festgelegter Länge rechtzeitig in der Impulssequenz S1 immer dann „fortgeführt wird“, wenn ein neuer Impuls ankommt.

Mittels der Interpolation F und der dieselben bestimmenden Interpolationsparameter ist es nun möglich, eine Position für jeden Impuls des zweiten Impulssensors S2 zu bestimmen, der während des zuletzt für das erste, sich drehende Bauteil D bestimmten Intervalls in+5 erkannt wird, wobei die Position p’ den Winkelwert des als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteils D an dem Ereigniszeitpunkt des Impulses angibt.

Mittels der vorangegangenen Positionen p”, p’” des zweiten Impulssensors S2, die derselben Winkelposition bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des zweiten, sich drehenden Bauteils R entsprechen, ist es möglich, einen Verlauf (Differenz zwischen den Winkelwerten) im Verhältnis zu der Bewegung des als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteils D zu bestimmen. In Fig. 3 ist der Verlauf zwischen den Positionen p’ und p” mit d’, und der Verlauf zwischen den Positionen p” und p’” mit d” gekennzeichnet.

Mit anderen Worten ausgedrückt ist es mittels der Erfindung möglich, den von dem zweiten, sich drehenden Bauteil R bei jeder Umdrehung (oder mehreren Umdrehungen, wenn notwendig) zurückgelegten Winkel/Entfernung des als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteils D genau zu bestimmen.

In einer Situation, in der während einer Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils D keine Impulse von dem zweiten, sich drehenden Bauteil R erhalten werden, ist es natürlich notwendig, den Verlauf des zweiten, sich drehenden Bauteils R über mehrere Umdrehungen des ersten, sich drehenden Bauteils D zu untersuchen. Eine solche Situation kann eintreten, wenn der Durchmesser des zweiten, sich drehenden Bauteils R bedeutend größer als der Durchmesser des ersten, sich drehenden Bauteils D ist, und/oder der Impulssensor des zweiten, sich drehenden Bauteils R nur einen Impuls pro Umdrehung erzeugt.

In einer Situation, in der die Umfangsgeschwindigkeiten der Maschinenrolle R und des Aufrollzylinders D, die miteinander in Walzenspaltberührung stehen, gleich sind, ist es nun mittels des 9 AT 501 517 B1

Verfahrens möglich, die genaue Länge des Umfangs der sich ausbildenden Maschinenrolle R im Verhältnis zu der (bekannten) Länge des Umfangs des Aufrollzylinders D zu bestimmen. Somit können die mittels der Messung gemäß der Erfindung erhaltenen Informationen weiter verwendet werden, um den Radius/Durchmesser der Maschinenrolle R zu bestimmen, und so das Volumen der Maschinenrolle R zu bestimmen. Diese Informationen können auf bekannte Art und Weise weiterhin zur Bestimmung der Dichte der Maschinenrolle R, und dadurch zur Regulierung des Aufrollvorgangs verwendet werden.

In der in Fig. 3 dargestellten Situation ist die Umfangsgeschwindigkeit des Aufrollzylinders D dahingehend beschrieben, dass sie sich in Abhängigkeit von der Zeit verlangsamt, was in Form einer langsamen Verringerung der Vorkommenshäufigkeit der von dem ersten Impulssensor S1 gegebenen Impulse sowie in Form einer Ausbildung der Interpolation F in Form einer nach unten gewölbten Kurve offensichtlich wird.

In einer normalen Situation, wenn die Geschwindigkeit der Bahn W im Wesentlichen konstant bleibt, ist die Situation derjenigen ähnlich, die in Fig. 3 mittels gestrichelter Linien dargestellt ist, das heißt mit anderen Worten ausgedrückt nimmt die Interpolationskurve P, die den Impulsen des ersten Impulssensors S1 in der Impulsfolge in dem unteren Teil von Fig. 3 entspricht (mittels gestrichelter Linien dargesteilt), die Form einer linearen Interpolation an, bzw. bildet mit anderen Worten ausgedrückt eine gerade Linie aus, die in Fig. 3 mittels gestrichelter Linien dargestellt ist. Wenn daher der Durchmesser der Maschinenrolle R wächst, und die sich Menge der darauf aufgerollten Bahn W erhöht, nimmt die Vorkommenshäufigkeit der Impulse des zweiten Impulssensors S2 langsam ab. Dementsprechend nimmt die Interpolation F in einer Situation, in der sich die Drehzahl des Aufrollzylinders D erhöht, die Form einer nach oben gewölbten Kurve an.

Die bedeutendsten Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen eine im Vergleich zu der Lösung nach dem Stand der Technik bedeutende Verbesserung der Messgenauigkeit. Wenn sich die sich drehenden Bauteile zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Sekunde drehen, was bei einem Bauteil mit einem Durchmesser von einem Meter einer Umfangsgeschwindigkeit von 1884 Metern pro Minute entspricht, wird bei Verwendung einer ziemlich moderaten Zeitmessauflösung eine Auflösung von 100000/Umdrehung von 1 ps erreicht. Im Vergleich zum Beispiel mit der Verwendung eines 5000 Impulse pro Umdrehung erzeugenden Impulssensors ist es also möglich, mittels der Erfindung eine zwanzigfache Auflösung zu erreichen.

Die Genauigkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung ist natürlich von der Genauigkeit des bei der Interpolation, das heißt bei der Erzeugung der Interpolation F verwendeten Verfahrens abhängig, wobei die Interpolation in der Praxis leicht so durchgeführt werden kann, dass sie die mittels des Verfahrens erreichte Messgenauigkeit nicht begrenzt, jedoch die Messgenauigkeit in erster Linie auf der Grundlage der Genauigkeit der Zeitmessung bestimmt wird.

In Fig. 4 und 5 ist weiterhin die Ausbildung der Interpolation F über die zwei letzten erzeugten Intervalle auf verschiedene Arten veranschaulicht. Zur Veranschaulichung der Eigenschaften verschiedener Arten von Interpolationen wird die Drehzahl des als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteils D dahingehend dargestellt, dass sie sich in den zuvor erwähnten Zeichnungen übertrieben stark verlangsamt. Zur Erleichterung des Vergleichs ist in Fig. 4 und 5 eine Kurve F mittels einer gestrichelten Linie dargestellt, wobei die Kurve die „echte“ Veränderung in der Winkelposition in Abhängigkeit von der Zeit in der zu untersuchenden Situation veranschaulicht.

In Fig. 4 ist die Interpolation F in Form einer linearen Interpolation über die zwei Intervalle vor dem von dem Impulssensor S1 an einem Zeitpunkt tn+5 gegebenen Impuls ausgebildet. Die lineare Interpolation ist vorzugsweise zur Verwendung in einer Situation geeignet, in der sich die Drehzahl des zu untersuchenden ersten, sich drehenden Bauteils D wie zum Beispiel eines 10 AT 501 517 B1

Aufrollzylinders, langsam ändert, und/oder es nur notwendig ist, eine Interpolation F über ein Intervall zu erzeugen.

In Fig. 5 ist die Interpolation F in Form einer polynomen Interpolation zweiter Ordnung über die 5 zwei Intervalle vor dem von dem Impulssensor S1 an einem Zeitpunkt tn+5 gegebenen Impuls ausgebildet. Wie gut bekannt ist, kann die polynome Interpolation zweiter Ordnung in ihrer herkömmlichen Form als eine Funktion f(t) = at2 + b dargestellt werden, wobei t in diesem Fall die Zeit, und f(t) die Winkelposition in Abhängigkeit von der Zeit darstellt, und a und b Interpolationsparameter sind, welche die bestimmten konstanten Werte erhalten, wenn die Interpolation io F ausgebildet wird. Bei der Kurve der polynomen Interpolation F zweiter Ordnung handelt es sich um eine Parabel, die bei schnelleren Veränderungen der Drehzahl des sich drehenden Bauteils D so angepasst werden kann, dass sie mit den Impulsen des ersten Impulssensors S1 besser als eine lineare Interpolation übereinstimmt. 15 Wenn die polynome Interpolation F zweiter Ordnung verwendet wird, wird die Regulierung und die Bestimmung der Interpolationsparameter vorteilhaftenweise über zwei oder mehrere Intervalle so durchgeführt, dass die Interpolation F gezwungen ist, sich über die Zeit-Winkelpositions-Koordinaten des Impulssensors zu bewegen, welche die äußersten Messpunkte des Bereiches darstellen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist in Fig. 5 die polynome Interpolation F zweiter 20 Ordnung so ausgebildet, dass sich die die Interpolation F veranschaulichende Kurve über die an den Zeitpunkten tn+3 und tn+5 gemessenen Punkte bewegt. Bei mittels der Erfindung ausgeführten praktischen Versuchen wurde beobachtet, dass hierdurch die von der Interpolation F verursachte Ungenauigkeit verringert wird. Durch die Erweiterung der Interpolation F über mehrere Intervalle wird die Messgenauigkeit ebenfalls verbessert, da diese Wirkung im Wesentli-25 chen dem Vorgang der Berechnung eines Durchschnittswertes für die Messung über mehrere Umdrehungen des sich drehenden Bauteils entspricht.

Der Vorgang der Ausbildung einer linearen oder polynomen Interpolation in einer spezifischen Gruppe von Messungen sowie der Vorgang der Bestimmung der die Interpolation beschreiben-30 den Interpolationsparameter kann als an sich bekannte Technik angesehen werden, welche die Grundkenntnisse von Fachleuten auf diesem Gebiet umfasst, weshalb die Erzeugung der Interpolation F in diesem Zusammenhang nicht detaillierter beschrieben wird. Wenn notwendig, sind zusätzliche Informationen zum Beispiel in Lehrbüchern auf dem Gebiet der Mathematik zu finden. 35

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht ausschließlich auf die Verwendung einer linearen Interpolation oder einer polynomen Interpolation zweiter Ordnung begrenzt. Falls notwendig, kann auch eine polynome Interpolation mehrfacher Ordnung, oder eine andere Interpolation verwendet werden, wobei die Interpolation F über eines oder mehrere Intervalle ausgebildet 40 sein kann.

Die Erfindung ist auch nicht ausschließlich auf solche Ausführungsformen begrenzt, bei denen nur einen Impuls pro Umdrehung erzeugende Impulssensoren in Verbindung mit dem ersten und zweiten, sich drehenden Bauteil montiert sind, wie zum Beispiel ein Aufrollzylinder D und 45 eine Maschinenrolle R.

In Fig. 6 und 7 sind einige Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht, wobei mehrere Impulse pro Umdrehung erzeugende Impulssensoren in Verbindung mit dem ersten D und/oder zweiten R sich drehenden Bauteil montiert sind. 50

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der ein zwei Impulse pro Umdrehung erzeugender zweiter Impulssensor S2 in Verbindung mit dem zweiten, sich drehenden Bauteil R, und ein einen Impuls pro Umdrehung erzeugender erster Impulssensor S1 wiederum in Verbindung mit dem ersten, sich drehenden Bauteil D montiert ist. In Fig. 6 veran-55 schaulichen die Zeichen R^ R2 die Positionierung der von dem zweiten Impulssensor S2 1 1 AT 501 517 B1 erzeugten Impulse in verschiedenen Winkelpositionen im Verhältnis zueinander in dem zweiten, sich drehenden Bauteil R. In der Praxis wird dies zum Beispiel mittels einer passenden Positionierung der Auslösereinrichtung des zweiten Impulssensors S2 erreicht. Wenn zum Beispiel optische Impulssensoren verwendet werden, kann es sich bei den Auslösereinrichtungen um 5 selbstklebende Reflexionsbänder oder dergleichen handeln, die an dem sich drehenden Bauteil R befestigt sind.

In der Situation von Fig. 6 wird eine Interpolation F für die dem Zeichen ϋί entsprechende Impulsfolge in dem als Bezug dienenden ersten Impulssensor S1 bestimmt. Jeder von dem io zweiten Impulssensor S2 pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils R (der einer anderen Winkelposition entspricht) erzeugte Impuls wird separat mit der zuvor erwähnten Interpolation verglichen. Mit anderen Worten ausgedrückt bilden die Zeichen Ri und R2 in dieser Hinsicht zwei unterschiedliche Impulsfolgen aus, wobei beide Impulsfolgen separat mit der Interpolation F verglichen werden. Somit ist es möglich, zwei neue Werte anstatt einem für die 15 Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der von dem als Bezug dienenden ersten, sich drehenden Bauteil D zurückgelegten, zuvor festgelegten Distanz zu aktualisieren, wobei es möglich ist, aus diesen Werten einen Durchschnittswert zu berechnen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht insbesondere in niedrigen Drehzahlen, bei welchen eine kleine Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit erzeugt wird, so dass die Echtzeitqualität des Messergebnisses verbessert wird, 20 und bei Verwendung der Durchschnittswerte die Messgenauigkeit ebenfalls verbessert wird.

In Fig. 7 wird eine Ausführungsform der Erfindung auf Fig. 6 entsprechende Art und Weise veranschaulicht, bei welcher der in Verbindung mit dem ersten, sich drehenden Bauteil D montierte erste Impulssensor S1 zwei Impulse pro Umdrehung erzeugt. Nun wird eine separate 25 Interpolation F für jede den Zeichen Di und D2 entsprechende Impulsfolge erzeugt. Jede den unterschiedlichen Zeichen R1t R2 und R3 entsprechende Impulsfolge des die Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils messenden zweiten Impulssensors S2 wird separat mit beiden Interpolationen F verglichen. In der Situation von Fig. 7 ist es somit möglich, sechs verschiedene Werte für die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der von dem als Bezug dienenden 30 ersten, sich drehenden Bauteil D zurückgelegten, zuvor festgelegten Distanz zu aktualisieren, wobei es möglich ist, aus diesen Werten einen Durchschnittswert zu berechnen.

In der Situation von Fig. 7 ist es möglich, automatisch die Anzahl von Zeichen zu bestimmen, die pro Umdrehung mittels beider sich drehender Bauteile R, D erzeugt wurden, wenn die 35 Zeichen R1f R2 und R3, und dementsprechend die Zeichen Dt und D2 nicht in festen Intervallen innerhalb einer Umdrehung der sich drehenden Bauteile R und D positioniert sind. Dies ist möglich, weil die Unregelmäßigkeit des Vorkommnisses der Impulse über die Zeit jeweils in den von dem ersten Impulssensor S1 und dem zweiten Impulssensor S2 erzeugten Impulsfolgen erkennbar ist. In der Situation von Fig. 6, in der die Zeichen Ri und R2 in dem zweiten, sich 40 drehenden Bauteil R in genauen Intervallen von 180° im Verhältnis zueinander positioniert sind, benötigt das Messsystem Informationseingaben von Seiten des Benutzers in Bezug auf die Anzahl der Zeichen, da die Anzahl der Zeichen nun nicht auf der Grundlage der von dem Impulssensor S2 erzeugten Impulsfolge bestimmt werden kann. 45 Es ist für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass es bei Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auch möglich ist, einen Durchschnittswert für die Messergebnisse auf eine mit dem Stand der Technik übereinstimmende Art und Weise, und selbst über mehrere Umdrehungen der sich drehenden Bauteile D, R zu berechnen, um die Genauigkeit zu verbessern. so Weiterhin ist in Fig. 8 im Prinzip eine bevorzugte Ausführungsform der Messvorrichtung dargestellt, die das Verfahren gemäß der Erfindung durchführt, wenn sie in Verbindung mit dem Aufrollen einer Papierbahn W zum Einsatz kommt.

Die Messausrüstung von Fig. 8 weist einen in Verbindung mit der Maschinenrolle R und dem 55 Aufrollzylinder D angeordneten ersten S1 und einen zweiten S2 Impulssensor auf. Die genauen 12 AT 501 517 B1

Ereigniszeitpunkte der von den Impulssensoren erzeugten Impulse werden in einem Datenprozessor CPU registriert, wobei der Datenprozessor CPU so angeordnet ist, dass er mit dem den Aufrollvorgang steuernden Steuerungssystem in Verbindung steht. 5 Bei dem Datenprozessor CPU kann es sich zum Beispiel um einen Computer handeln, der den Umgebungsbedingungen entsprechend verkapselt, und mit einer A/D-Umwandlerkarte oder dergleichen zur Registrierung der Ereigniszeitpunkte der Impulse der Impulssensoren, sowie mit einer zur Durchführung von Berechnungen geeigneten Software ausgerüstet ist. Ein Computer kann auf bekannte Art und Weise so mit den Steuerungssystemen des Restes der Ausrüstung io verbunden sein, dass er mit ihnen kommuniziert. Es ist selbstverständlich für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass der Datenprozessor CPU auch in dem eigentlichen Regulie-rungs- und Steuerungssystem enthalten sein kann, welches die zu untersuchenden, sich drehenden Bauteile steuert, wobei zur Messung gemäß der Erfindung ein separater Computer oder dergleichen nicht notwendig ist. 15

Der Datenprozessor CPU ist angeordnet, um die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Maschinenrolle R und dem Aufrollzylinder D mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung zu bestimmen. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Aufrollzylinder R als Bezug verwendet, und nach jedem von dem ersten Impulssensor S1 kommenden Impuls berechnet der Datenpro-20 zessor CPU eine Interpolation F und Interpolationsparameter über das letzte gemessene eine, oder über mehrere Intervalle der Impulsfolge des Impulssensors S1. Gleichzeitig werden die Position und der Verlauf des Aufrollzylinders D als ein Winkelwert einer vorangegangenen Position berechnet, die auf ähnliche Art und Weise auf der Grundlage des während des letzten Intervalls vorkommenden Impulses des zweiten Impulssensors S2 registriert wurde. Der zuvor 25 erwähnte Verlauf gibt nun die relative Geschwindigkeit des Aufrollzylinders D im Verhältnis zu der Maschinenrolle R, und gleichzeitig den relativen Durchmesser der Maschinenrolle R im Verhältnis zu dem Durchmesser des Aufrollzylinders D an. Die Veränderung des Durchmessers der Maschinenrolle R gibt Informationen über die Veränderung des Volumens der Maschinenrolle R in Abhängigkeit von der Zeit an. Diese Informationen können auf bekannte Art und 30 Weise weiterhin zur Bestimmung der Dichte der Maschinenrolle, und dadurch zur Regulierung des Aufrollvorgangs verwendet werden.

Die Erfindung ermöglicht eine große Wahlfreiheit bei der Auswahl der Art von für die Messung notwendigen Impulssensoren S1, S2. Da die Maximalanzahl von pro Umdrehung erhaltenen 35 Impulsen bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht von Bedeutung ist, ist es möglich, eine optische, induktive, kapazitive, magnetische oder jede andere Art von Lösung zu verwenden, die Fachleuten auf diesem Gebiet bei der Ausführung der in den sich drehenden Bauteilen montierten Impulssensoren an sich bekannt ist. 40 Wenn zum Beispiel optische Sensoren verwendet werden, ist es möglich, die sich drehenden Bauteile mit Auslösereinrichtungen wie zum Beispiel mit selbstklebenden Reflexionsbändern oder dergleichen auszurüsten, die sich mit der Drehbewegung mitbewegen, wobei die Bänder einen zu messenden Impuls erzeugen, wenn sie sich an einem ortsfesten Anzeigeteil vorbeibewegen. Wenn mehrere Auslösereinrichtungen pro sich drehendem Bauteil montiert werden, 45 ist es bei Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung nicht notwendig, sie in festen Winkeldistanzen voneinander zu befestigen, was die Montage der Auslösereinrichtungen unter Industriebedingungen wesentlich erleichtert.

Aufgrund der leichten Montage ist die Verwendung optischer Sensoren der oben erwähnten Art so insbesondere zu Test- und Wartungszwecken vorteilhaft. Bei Dauerinstallationen ist es jedoch vorteilhaft, zum Beispiel magnetische Sensoren zu verwenden, deren Leistung nicht durch Schmutz gemindert wird, und die auch ansonsten unempfindlich gegenüber äußeren (elektrischen) Störungen sind. 55 Es ist selbstverständlich für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass die Impulse der

Claims (30)

13 AT 501 517 B1 verwendeten Impulssensoren nicht notwendigerweise aus kurzen Impulsen bestehen müssen, die voneinander getrennt sind, wie zum Beispiel in dem unteren Teil von Anspruch 3 beschrieben ist. Zur Registrierung der Winkelposition eines spezifischen, sich drehenden Bauteils genügt es, dass an dem Zeitpunkt eine klare Veränderung bei dem Signal des Impulssensors 5 auftritt, zum Beispiel dass sich das Signal von dem Schrittwert „0“ in den Wert „1“ verändert, wobei die Werte zuvor festgelegten Spannungswerten oder Spannungsbereichen entsprechen. Somit kann die Registrierung von „Impulsen“ auf bekannte Art und Weise durch die Verwendung sogenannter kantensensitiver Anzeigen erfolgen. So kann zum Beispiel ein pro Umdrehung des zu untersuchenden, sich drehenden Bauteils einen „Impuls“ erzeugender Impulssen-io sor somit ein Signal mit dem Wert „1“ während einer zuvor festgelegten Umdrehung ausgeben, wobei sich das Signal für die Dauer der nächsten Umdrehung in den Wert „0“ verändert, wenn es sich an den Auslösereinrichtungen vorbeibewegt, und sich wieder in den Wert „1“ verändert, wenn es sich das nächste Mal an den Auslösereinrichtungen vorbeibewegt, usw. 15 Obwohl die Erfindung in den obigen Beispielen insbesondere in Verbindung mit dem Aufrollen beschrieben wurde, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass die Erfindung auch zum Beispiel beim Abwickeln, Kalandrieren oder anderen, sich drehenden Bauteilen verwendet werden kann, welche die Papierbahn auf ihrem Weg führen und/oder behandeln. Bei der Kalandrierung kann die Erfindung zum Beispiel zur Bestimmung der gegenseitigen Ge-20 schwindigkeit einander gegenüberliegender Kalanderwalzen verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei auf Tragwalzen basierenden Aufrollern, sowie bei Tragwalzen-Längsschneidern oder anderen Längsschneider-Aufwicklern verwendet werden, die kundenspezifisch angefertigte Rollen ausbilden. 25 Obwohl sich die obigen Beispiele im Wesentlichen auf die Papierbahn und ihre Behandlung konzentrieren, gilt dasselbe im Prinzip außerdem für andere bahnförmige Materialien, wie zum Beispiel für Kunststofffolien. Daher ist es für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich, dass es durch die Kombination der 30 oben in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen präsentierten Verfahren und Betriebsmodi möglich ist, verschiedene, mit dem Erfindungsgedanken übereinstimmende Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Deshalb dürfen die oben präsentierten Beispiele nicht als die Erfindung begrenzend interpretiert werden, sondern die Ausführungsformen der Erfindung können innerhalb des Umfangs der in den nachfolgend präsentierten Ansprüchen frei 35 verändert werden. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Messen der gegenseitigen Drehbewegung eines ersten (D) und eines zweiten (R) sich drehenden Bauteils, welches bei der Behandlung einer sich bewegenden Bahn (W), insbesondere einer Papierbahn, verwendet wird, wobei bei dem Verfahren Impulse mittels eines ersten Impulssensors (S1) im Verhältnis zu der Drehbewegung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugt werden, und mittels eines zweiten Impulssen-45 sors (S2) Impulse im Verhältnis zu der Drehbewegung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Ereigniszeitpunkte der von dem ersten (S1) und dem zweiten (S2) Impulssensor so erzeugten Impulse registriert werden, eine Interpolation (F) für jeden letzten gemessenen Impuls der von dem ersten Impulssensor (S1) über eines oder mehrere aufeinanderfolgende Intervalle vor dem Impuls erzeugten Impulsfolge bestimmt wird wobei die Intervalle zwischen den von dem ersten Impulssensor (S1) registrierten aufeinanderfolgenden Impulsen ausgebildet wer-55 den, die derselben Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils (D) bei den 14 AT 501 517 B1 aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Bauteils (D) entsprechen, und die Interpolation (F) zur Bestimmung einer Position (p’) für jeden Impuls des zweiten Impulssensors (S2) verwendet wird, wobei die Position (p’) die Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils (D) an dem Ereigniszeitpunkt eines Impulses des zweiten 5 Impulssensors (S2) angibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mittels der für die aufeinanderfolgenden Impulse des zweiten Impulssensors (S2) be-io stimmten Positionen (p\ p“, p“‘), die derselben Winkelposition bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) entsprechen, möglich ist, einen Verlauf (d\ d”) der Winkelposition des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) im Verhältnis zu der Bewegung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) zu bestimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Interpolation (F) in Form einer linearen Interpolation ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Interpolation (F) in Form einer polynomen Interpolation, vorteilhafterweise in Form einer Polynomen Interpolation zweiter oder dritter Ordnung ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Interpolation (F) über einen Bereich des einen oder der mehreren Intervalle so ausgebildet ist, dass die Interpolation (F) gezwungen ist, sich über die Zeit-Winkelpositions-Koordinaten des ersten Impulssensors (S1) zu bewegen, welche die äußersten Messpunkte des Bereiches darstellen. 30

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impuls pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) mittels des ersten Impulssensors (S1) erzeugt wird, und/oder dementsprechend ein Impuls pro Umdrehung 35 des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) mittels des zweiten Impulssensors (S2) erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 40 mehrere Impulse pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) mittels des ers ten Impulssensors (S1) erzeugt werden, und/oder dementsprechend mehrere Impulse pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) mittels des zweiten Impulssensors (S2) erzeugt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des ersten Impulssensors (S1) pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugten Impulse in ungleichmäßiger Verteilung innerhalb der Bahn einer Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D), und/oder die mittels des zweiten Im-50 pulssensors (S2) pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugten Impulse in ungleichmäßiger Verteilung innerhalb der Bahn einer Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, 55 dadurch gekennzeichnet, dass 1 5 AT 501 517 B1 eine Interpolation (F) für jeden von dem ersten Impulssensor (S1) pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugten Impuls separat bestimmt wird, der einer anderen Winkelposition entspricht, und jeder von dem zweiten Impulssensor (S2) pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugte Impuls, der einer anderen Winkelposition entspricht, mit jeder Interpolation (F) separat verglichen wird, um die Winkelposition des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) für alle zuvor erwähnten Kombinationen separat zu bestimmen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchschnittswert für die sich aus den Kombinationen ergebenden Winkelwerte berechnet wird.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchschnittswerte für die mittels des Verfahrens über mehrere Umdrehungen des ersten, sich drehenden Bauteils (D) und/oder des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) bestimmten Werte berechnet werden.

12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Impulsen des ersten (S1) und/oder des zweiten (S2) Impulssensors innerhalb eines bekannten Zeitraumes verringert wird, um die absolute Umfangsgeschwindigkeit des ersten (D) und/oder des zweiten (R), sich drehenden Bauteils zu bestimmen.

13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit einer beim Aufrollen einer Papierbahn (W) ausgebildeten Maschinenrolle (R) im Verhältnis zu der Umfangsgeschwindigkeit eines Aufrollzylinders (D) und/oder zur Messung des Umfangs einer Maschinenrolle (R) im Verhältnis zu der Länge des Umfangs eines Aufrollzyiinders (D) angewandt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Maschinenrolle (R) im Verhältnis zu dem Aufrollzylinder (D) bestimmten Messinformationen zur Bestimmung der Dichte der Maschinenrolle (R) in Abhängigkeit von dem Radius der Maschinenrolle (R) verwendet werden, wobei die Dichteinformationen zur Regulierung des Aufrollvorgangs verwendet werden.

15. Messausrüstung zum Messen der gegenseitigen Drehbewegung eines ersten (D) und eines zweiten (R) sich drehenden Bauteils, welches bei der Behandlung einer sich bewegenden Bahn (W), insbesondere einer Papierbahn, verwendet wird, wobei die Ausrüstung einen ersten Impulssensor (S1) aufweist, durch den Impulse im Verhältnis zu der Drehbewegung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugt werden, und einen zweiten Impulssensor (S2) aufweist, durch den Impulse im Verhältnis zu der Drehbewegung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung mindestens Folgendes aufweist Einrichtungen (CPU) zur Registrierung der Ereigniszeitpunkte der von dem ersten (S1) und dem zweiten (S2) Impulssensor erzeugten Impulse, Einrichtungen (CPU) zur Bestimmung einer Interpolation (F) für jeden letzten gemessenen Impuls der von dem ersten Impulssensor (S1) über eines oder mehrere aufeinanderfolgende Intervalle vor dem Impuls erzeugten Impulsfolge, wobei die Intervalle zwischen den von dem ersten Impulssensor (S1) registrierten aufeinanderfolgenden Impulsen ausgebildet werden, die derselben Winkelposition des ersten, sich drehen- 16 AT 501 517 B1 den Bauteils (D) bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Bauteils (D) entsprechen, und Einrichtungen (CPU) zur Bestimmung einer Position (p’) mittels der Interpolation (F) für jeden Impuls des zweiten Impulssensors (S2), wobei die Position (p’) die Winkelposition des ersten, sich drehenden Bauteils (D) an dem Ereigniszeitpunkt eines Impulses des zweiten Impulssensors (S2) angibt.

16. Messausrüstung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) zur Bestimmung eines Verlaufes (d\ d”) der Winkelposition des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) im Verhältnis zu der Bewegung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) mittels der für die aufeinanderfolgenden Impulse des zweiten Impulssensors (S2) bestimmten Positionen (p1, p”, p’”) aufweist, die derselben Winkelposition bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) entsprechen.

17. Messausrüstung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) zur Ausbildung der Interpolation (F) in Form einer linearen Interpolation aufweist.

18. Messausrüstung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) zur Ausbildung der Interpolation (F) in Form einer polynomen Interpolation, vorteilhaftenweise in Form einer polynomen Interpolation zweiter oder dritter Ordnung aufweist.

19. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) zur Erzeugung der Interpolation (F) über einen Bereich des einen oder der mehreren Intervalle aufweist, so dass die Interpolation (F) gezwungen ist, sich über die Zeit-Winkelpositions-Koordinaten des ersten Impulssensors (S1) zu bewegen, welche die äußersten Messpunkte des Bereiches darstellen.

20. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Impulssensor (S1) so angeordnet ist, dass er einen Impuls pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugt, und/oder dementsprechend der zweite Impulssensor (S2) einen Impuls pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt.

21. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Impulssensor (S1) so angeordnet ist, dass er mehrere Impulse pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugt, und/oder der zweite Impulssensor (S2) so angeordnet ist, dass er dementsprechend mehrere Impulse pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt.

22. Messausrüstung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Impulssensor (S1) so angeordnet ist, dass er die Impulse in ungleichmäßiger Verteilung innerhalb der Bahn einer Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) erzeugt, und/oder der zweite Impulssensor (S2) so angeordnet ist, dass er die Impulse in ungleichmäßiger Verteilung innerhalb der Bahn einer Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugt. 1 7 AT 501 517 B1

23. Messausrüstung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) aufweist, um eine Interpolation (F) für jeden von dem ersten Impulssensor (S1) pro Umdrehung des ersten, sich drehenden Bauteils (D) er-5 zeugten Impuls separat zu bestimmen, der einer anderen Winkelposition entspricht, und Einrichtungen (CPU) aufweist, um jeden von dem zweiten Impulssensor (S2) pro Umdrehung des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) erzeugten Impuls, der einer anderen Winkelposition entspricht, mit jeder Interpolation (F) separat zu vergleichen, um die Winkelposition des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) für alle zuvor erwähnten Kombinationen se-io parat zu bestimmen.

24. Messausrüstung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) aufweist, um einen Durchschnittswert für die sich 15 aus den Kombinationen ergebenden Winkelwerte zu berechnen.

25. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) aufweist, um Durchschnittswerte für die mittels 20 des Verfahrens über mehrere Umdrehungen des ersten, sich drehenden Bauteils (D) und/oder des zweiten, sich drehenden Bauteils (R) bestimmten Werte zu berechnen.

26. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass 25 die Messausrüstung Einrichtungen (CPU) aufweist, um die Anzahl der Impulse des ersten (S1) und/oder des zweiten (S2) Impulssensors innerhalb eines bekannten Zeitraumes verringern, um die absolute Umfangsgeschwindigkeit des ersten (D) und/oder des zweiten (R), sich drehenden Bauteils zu bestimmen.

27. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung so angeordnet ist, dass sie die Umfangsgeschwindigkeit einer beim Aufrollen einer Papierbahn (W) ausgebildeten Maschinenrolle (R) im Verhältnis zu der Umfangsgeschwindigkeit eines Aufrollzylinders (D) und/oder den Umfang einer Maschinen-35 rolle (R) im Verhältnis zu der Länge des Umfangs eines Aufrollzylinders (D) misst.

28. Messausrüstung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messausrüstung so angeordnet ist, dass sie mit dem den Aufrollvorgang steuernden 40 Steuerungs- oder Regulierungssystem kommuniziert, um die Dichte der Maschinenrolle (R) in Abhängigkeit von dem Radius der Maschinenrolle (R) zu bestimmen, und um die Dichteinformationen zur Regulierung des Aufrollvorgangs zu verwenden.

29. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 28, 45 dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsprinzip des ersten (S1) und/oder zweiten (S2) Impulssensors optisch, induktiv, kapazitiv und/oder magnetisch ist.

30. Messausrüstung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 15 bis 29, so dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (CPU) aus einem auf einem PC basierenden Datenprozessor und darin enthaltender Software bestehen. 55 Hiezu 5 Blatt Zeichnungen