[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsanordnung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
[0002] Die Beschleunigung der Rolle auf normale Laufgeschwindigkeit oder die Verzögerung, um sie zum Stillstand oder fast zum Stillstand zu bringen, kommt bei Bahnwicklungsanwendungen in der Papierindustrie in vielen verschiedenen Einsatzbereichen in Frage. Bei der Veredelung wird die Faserbahnrolle typischerweise zur Bearbeitung entweder in der Beschichtungseinheit, im Superkalander, Soft-Kalander, Zwischenroller, Umroller oder Rollenschneider abgewickelt. In all diesen Fällen ist die Faserbahnrolle möglichst schnell auf eine für die Veredelungsvorrichtung erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, damit die Produktionsgeschwindigkeit auf maximalem Niveau gehalten werden kann.
Es liegt in der Natur der Sache, dass aus der Veredelung eine oder mehrere Rollen hervorgehen, die ihrerseits zunächst auf die volle Geschwindigkeit beschleunigt und dann bis zum Stillstand abgebremst werden müssen, bevor sie entweder einem zweiten Veredelungsschritt zugeführt oder in die Verpackung gebracht werden können.
[0003] Zum Stand der Technik können das unter anderem in der Publikation US 4 519 039 offenbarte Steuerungssystem, das auf dem Durchmesser der Rolle basiert, sowie das in der Publikation DE 10 219 231 offenbarte Verfahren genannt werden, das auf dem Durchmesser der Rolle und auf der Dicke des aufzuwickelnden Materials basiert. In diesen offenbarten oder entsprechenden Anordnungen und Verfahren verbleibt eine bestimmte Reserve der Antriebskapazität typischerweise ungenutzt.
[0004] Der Stand der Technik beinhaltet, dass die Beschleunigungs- und Verzögerungswerte bei der Abrollung beim grössten Durchmesser der Bahnrolle begrenzt werden. Dies geschieht entweder aufgrund des Moment-Übertragungsvermögens eines vorhandenen Tamboureisens, eines mechanischen Antriebes oder des Hülsenfutters oder zur Optimierung der Grösse des elektrischen Antriebes. Bei diesen Techniken wird herkömmlicherweise eine einfache Herangehensweise an die Grenzwerte verwendet, wobei bei Unterschreitung des Durchmessers der Bahnrolle unter einen festen, vorbestimmten Grenzwert dazu übergegangen werden kann, grössere Beschleunigungen und Verzögerungen zu verwenden. Bemerkenswert bei diesen Techniken ist das Fehlen einer Online-Optimierung oder dynamischer Berechnung und/oder die Begrenzung auf die blosse Abhängigkeit vom Durchmesser.
[0005] Hierbei ist es typisch, dass die Bemessung der elektrischen Antriebe auf der Grundlage des sogenannten "worst case"-Prinzips vorgenommen wird, das heisst, dass sie bis zur grösstmöglichen Trägheit, bis zur grösstmöglichen Bahnspannung, bis zur grösstmöglichen Bahngeschwindigkeit und am Rollenschneider bis zum ungünstigsten Momentunterschied der Rollenwalzen sowie bis zur denkbaren maximalen Beschleunigung bemessen werden. Ausserdem verursachen die Grössen- oder Leistungsklassen der Antriebe mitunter eine unvermeidbare Überdimensionierung. Daher wird, weil der elektrische Antrieb so bemessen wird, angenommen, dass in einigen Anwendungsfällen gleichzeitig die maximalen Werte aller Wickelparameter nötig seien, so dass die Kapazität des elektrischen Antriebes die meiste Zeit unvollständig genutzt wird.
[0006] Es gehört auch zum Stand der Technik, Beschleunigungs- und Verzögerungswerte anzuwenden, die hauptsächlich von den Festigkeitseigenschaften der jeweiligen Papiersorte abhängig sind. Die Beschleunigung und Verzögerung frei rotierender Walzen kann auch den verwertbaren Beschleunigungs- und Verzögerungswerten je nach Papiersorte Begrenzungen auferlegen.
[0007] Somit kann nach dem Stand der Technik keine Methode zur Steuerung des Wickelvorgangs die Kapazität des elektrischen Antriebes in vollem Masse ausschöpfen.
[0008] Ziel der Erfindung ist es daher, eine elektrische Antriebsanordnung bereit zu stellen, mit der die Probleme des Standes der Technik gelöst werden können.
[0009] Ziel der Erfindung ist es auch, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem die Kapazität von elektrischen Antrieben besser als bisher genutzt werden kann.
[0010] Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Veredelungsanlage einer Faserbahn bereit zu stellen, die in Übergangszuständen schneller als bisher betrieben werden kann.
[0011] Die erfindungsgemässe elektrische Antriebsanordnung eines Teils und/oder einer Vorrichtung einer Faserbahnmaschine umfasst einen Elektromotor, der an eine Last koppelbar ist, und eine Steuereinrichtung des Elektromotors, die angeordnet ist, um die Leistung und/oder das Moment des Motors auf die Last zu steuern. Die Erfindung zeichnet sich hauptsächlich dadurch aus, dass die Steuereinrichtung angeordnet ist, um den Elektromotor entsprechend der thermischen Kapazität des Elektromotors und/oder dessen Steuereinrichtung zu steuern.
[0012] Mit thermischer Kapazität ist die Kapazität der elektrischen Antriebsvorrichtung gemeint, die im Einsatz die obere Temperaturgrenze, die für die elektrische Antriebsvorrichtung zugelassen oder ansonsten festgesetzt worden ist, nicht überschreitet. In diesem Zusammenhang kann diese unter anderem die Temperatur des Motors selbst, die Temperatur der motorsteuernden Steuereinheit (Transformator, Netzteil) und/oder die Temperatur sein, die für das zur Abkühlung verwendete Medium zulässig ist. In der Praxis bedeutet dies, dass die Leistung der elektrischen Antriebsanordnung auf einen gewünschten Wert derart reguliert wird, dass man sich innerhalb der Grenzen der festgesetzten thermischen Kapazität bewegt.
[0013] Gemäss einer Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung des Elektromotors einen Temperaturgeber oder steht in Verbindung mit diesem, und die Steuerung der Steuereinrichtung ist abhängig von dem Signalmesswert des genannten Temperaturgebers angeordnet.
[0014] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung eine Speichereinheit, in der die Istwertdaten der vorangegangenen Betriebszyklen der elektrischen Antriebsanordnung gespeichert werden können, wobei bei einem periodischen Einsatz des elektrischen Antriebes bei der Steuerung der folgenden Betriebsperiode die Istwerte des oder der vorigen Betriebsperioden verwendet werden. In der Praxis kann also zum Beispiel eine eventuelle Überbelastung im Vergleich zu den Sollwerten im Voraus abgeschätzt werden.
[0015] Die Steuereinrichtung der elektrischen Antriebsanordnung gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Speicherteil zur Speicherung der Signalmesswerte des Temperaturgebers bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Elektromotors, sowie ein Verarbeitungsteil zur Verarbeitung derselben, wobei die Steuerung abhängig von der Steuerungsgrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Laufzyklen gebildet wird, angeordnet ist.
[0016] Gemäss der elektrischen Antriebsanordnung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung des Motors bei der Beschleunigung des Motors abhängig von der Steuerungsgrösse angeordnet, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Beschleunigungen gebildet wird.
[0017] Weiterhin ist gemäss der elektrischen Antriebsanordnung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Steuerung des Motors bei der Abbremsung des Motors abhängig von der Steuerungsgrösse angeordnet, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Abbremsungen gebildet wird.
[0018] Der Temperaturgeber ist angeordnet, um die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung der elektrischen Antriebsanordnung und/oder im Elektromotor der elektrischen Antriebsanordnung und/oder in der Steuereinrichtung und/oder in den Netzteilen der Motoren sowie der Transformatoren zu messen.
[0019] Die Faserbahnmaschine oder die Bearbeitungseinheit der Faserbahn gemäss einer Ausführungsform der Erfindung umfasst mindestens eine elektrische Antriebsanordnung zum Betreiben der Bearbeitungseinheit der Faserbahn oder eines Teils derselben, wobei die Bearbeitungseinheit der Faserbahn eine elektrische Antriebsanordnung umfasst, die einen Elektromotor umfasst, der über seine Antriebswelle an eine Last koppelbar ist, eine Steuereinrichtung des Elektromotors, die angeordnet ist, um die Leistung und/oder das Moment, die bzw. das auf die Antriebswelle des Motors übertragen wird, zu steuern, und wobei die Steuereinrichtung des Elektromotors einen Temperaturgeber umfasst oder mit diesem durch eine direkte oder indirekte Messart in Verbindung steht, und wobei die Steuerung der Steuereinrichtung auf Grundlage der thermischen Kapazität durchgeführt wird.
[0020] Die Bearbeitungseinheit der Faserbahn gemäss einer Ausführungsform der Erfindung umfasst mindestens eine elektrische Antriebsanordnung zum Betreiben der Bearbeitungseinheit der Faserbahn oder eines Teils derselben, wobei die Bearbeitungseinheit der Faserbahn eine elektrische Antriebsanordnung umfasst, die einen Elektromotor umfasst, der über seine Antriebswelle an eine Last koppelbar ist, eine Steuereinrichtung des Elektromotors, die angeordnet ist, um die Leistung und/oder das Moment, die bzw. das über die Antriebswelle des Motors übertragen wird, zu steuern, und wobei die Steuereinrichtung des Elektromotors einen Temperaturgeber umfasst oder mit diesem in Verbindung steht, und wobei die Steuerung der Steuereinrichtung abhängig von dem Signalmesswert des erwähnten Temperaturgebers angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung umfasst ein Speicherteil zur Speicherung der Signalmesswerte des Temperaturgebers bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Elektromotors, sowie ein Verarbeitungsteil zur Verarbeitung derselben, wobei die Steuerung abhängig von der Steuerungsgrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Laufzyklen gebildet wird, angeordnet ist.
[0021] Die Bearbeitungseinheit der Faserbahn ist vorzugsweise ein Rollenschneider, wobei während des Betriebs desselben des Öfteren Beschleunigungen und Verzögerungen vorgenommen werden.
[0022] Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Steuerung der elektrischen Antriebsanordnung eines Teils und/oder einer Vorrichtung der Faserbahnmaschine umfasst die elektrische Antriebsvorrichtung einen Elektromotor, der bei dem Verfahren eine Leistung und/oder ein Moment auf eine Last überträgt, und eine Steuereinrichtung des Elektromotors, die die Leistung und/oder das Moment des Motors steuert, die bzw. das auf die Last übertragen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei dem Verfahren der Elektromotor entsprechend der thermischen Kapazität des Elektromotors und/oder dessen Steuereinrichtung gesteuert wird.
[0023] Vorzugsweise wird der thermischen Kapazität entsprechend bei der Steuerung auch die Umgebungstemperatur berücksichtigt.
[0024] Gemäss einer Ausführungsform umfasst die Regelung der Leistung des Elektromotors eine Phase, in der die Steuerung der Steuereinrichtung abhängig ist von den mit der elektrischen Antriebsanordnung verbundenen Temperaturmesswerten während des Betriebes derselben.
[0025] Gemäss einer weiteren Ausführungsform umfasst die Regelung der Leistung des Elektromotors eine Phase, in der die Steuerung der Steuereinrichtung abhängig ist von den Signalmesswerten des Temperaturgebers/der Temperaturgeber, der/die in der Steuereinrichtung integriert ist/sind.
[0026] Weiterhin gemäss einer zweiten Ausführungsform umfasst die Regelung der Leistung des Elektromotors eine Phase, in der die Steuerung der Steuereinrichtung abhängig ist von den mit der elektrischen Antriebsanordnung im Wesentlichen in Echtzeit verbundenen Temperaturmesswerten während des Betriebes derselben.
[0027] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die vorigen Signalmesswerte des Temperaturgebers bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Elektromotors in einem Speicherteil der Steuereinrichtung gespeichert, wobei die Steuerung von der Steuerungsgrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Laufzyklen gebildet wird, abhängig ist.
[0028] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird der Motor derart beschleunigt, dass die Steuerung des Motors abhängig ist von der Steuerungsgrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Beschleunigungen gebildet wird.
[0029] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Motor derart abgebremst, dass die Steuerung des Motors abhängig ist von der Steuerungsgrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Beschleunigungen gebildet wird.
[0030] Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist die maximale Geschwindigkeit des Motors abhängig von der Steuerungsgrösse, die von den Signalmesswerten der Temperaturgeber der vorangegangenen Laufzyklen gebildet wird.
[0031] Weitere charakteristische Eigenschaften der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.
[0032] Mit dem vorliegenden Verfahren werden unter anderem folgende Vorteile erzielt:
Das Verfahren kann zur Steigerung der Kapazität von sowohl Neuanlagen als auch von bereits vorhandenen Maschinenbeständen genutzt werden.
Die Dauer der von Bahnabrissen hervorgerufenen Stillstände verkürzt sich in Abhängigkeit der Verzögerung, da die schnellere Stillsetzung die Menge der Schnittabfälle verringert.
Die Maschine kann bei einer Produktionsstörung schneller stillgesetzt und neu gestartet werden.
Die Spitzengeschwindigkeit der Maschine kann gesteigert werden, da die Erfindung auch die Optimierung der Maximalgeschwindigkeit in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen ermöglicht. Zum Beispiel wird die Kühlung von luftgekühlten Motoren in der Praxis beim Ansteigen der Drehzahl intensiviert, wenn das Kühlungsgebläse direkt an den Rotor des Motors gekoppelt ist.
[0033] Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Funktion unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei
<tb>Fig. 1<sep>eine elektrische Antriebsanordnung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung am Abroller eines Rollenschneiders und
<tb>Fig. 2<sep>eine elektrische Antriebsanordnung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
[0034] Fig. 1 zeigt gemäss einer Ausführungsform der Erfindung einen Rollenschneider 10 für eine Faserbahn. Der Rollenschneider umfasst eine Mutterrollen-Abrollstation 15, in welcher die sogenannte Mutterrolle 20 abgewickelt werden kann. Während des Abrollvorgangs ist die Mutterrolle 20 an die Rahmenkonstruktion 25 der Abrollstation 15 gestützt. Der Rollenschneider 10 umfasst auch eine Schneidepartie 35, in welcher die in voller Breite vorliegende Bahn W auf an sich bekannte Art und Weise zu Teilbahnen W geschnitten werden kann. Die Teilbahnen werden gemäss der Ausführungsform von Fig. 1mit einem Tragwalzenroller 40 des Rollenschneiders 10 zu sogenannten Kundenrollen 45 gewickelt, wobei die Rollen von den Tragwalzen 50 und der Druckwalze 60 gestützt werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich auch bei solchen Rollenschneidern anwendbar, bei denen ein Stützwalzenroller als Roller verwendet wird.
[0035] In dieser Ausführungsform wird die sogenannte Hinterwalze aus einer herkömmlichen Walze gebildet, die Vorderwalze jedoch umfasst zwei Walzen und eine Gesamtheit von endlosen Bandschlingen, die um diese drehend angeordnet sind. Es liegt auf der Hand, dass die Erfindung auch mit Erfolg bei Rollenschneidern anwendbar ist, bei denen auch die Vorderwalze, gleich der Hinterwalze, aus einer Walze gebildet ist. Auf der Oberseite der Kundenrollen, d. h. nahezu auf der gegenüberliegenden Seite der Tragwalzen, ist im Tragwalzenroller 40 ein Druckwalzenbalken 55 beweglich gestützt. An dem Druckwalzenbalken ist eine Druckwalze 60 derart angeordnet, dass damit auf die Kundenrolle im Wesentlichen von deren Oberseite aus mit einer gewünschten Stärke Druck ausgeübt werden kann.
[0036] Die mit dem Abroller abzurollende Mutterrolle 20 ist um eine Rollenachse 21 ausgebildet. An der Rollenachse ist eine elektrische Antriebsanordnung 100 angeschlossen. Die Rollenachse 21 kann durch eine Kupplung 115 und eine Antriebswelle 120 an den Antrieb 110 angeschlossen werden, der einen Elektromotor für den Abroller umfasst. Der Elektromotor 110 umfasst eine Steuereinrichtung 125. Die Steuereinrichtung kann eine im Motor 110 integrierte Konstruktion sein, oder, wie hier dargestellt, in einer Steuerverbindung 130 mit dem Motor stehen. Die Steuereinrichtung ist angeordnet, um die Leistung und/oder das Drehmoment des Motors 110, die bzw. das auf die Last übertragen wird, in diesem Fall auf die Mutterrolle 25 in der Abrollstation 15, zu steuern.
Es liegt auf der Hand, dass der Motor 110 zum Beschleunigen und Verzögern der Rotationsgeschwindigkeit oder zum Aufrechterhalten der konstanten Geschwindigkeit der Last, d. h. hier der Mutterrolle 25, benutzt werden kann. Die Steuereinrichtung 125 umfasst einen Temperaturgeber 135, der in der Steuereinrichtung integriert ist. Der Temperaturgeber kann auch in Verbindung zur Steuereinheit stehen, um Daten zu übertragen, jedoch von dieser beabstandet, zum Beispiel in der Motorwicklung 135, angeordnet sein. Fig. 1 zeigt im Anschluss an die Steuereinrichtung einen Transformator 135, mit dem die Netzteile (z.B. Inverter) an das elektrische Verteilernetz angeschlossen werden.
[0037] Die Steuereinrichtung 125 umfasst ein Speicherteil 140, in dem die Signalmesswerte des Temperaturgebers 135, 135 bei verschiedenen Betriebszuständen des Elektromotors 110 gespeichert werden können. Die Steuereinrichtung 125 umfasst auch ein Verarbeitungsteil 145, worin die im Speicherteil 140 enthaltenen Daten derart zu verarbeiten sind, dass daraus eine Steuerungsgrösse zur Anwendung bei der Steuerung des Elektromotors 110 gebildet wird. Die Steuerungsgrösse wird also in Abhängigkeit des Signalmesswertes des Temperaturgebers der vorangegangenen Laufzyklen gebildet.
[0038] Die Einrichtung funktioniert so, dass der Elektromotor die Leistung und/oder das Moment auf die Rollenachse 21 überträgt und der Elektromotor durch die Steuereinrichtung gesteuert wird. Genauer ausgedrückt steuert die Steuereinrichtung die Leistung und/oder das Moment, die bzw. das auf die Antriebswelle des Motors gerichtet ist. Die Regelung der Leistung des Elektromotors umfasst eine Phase, in der die Steuerung der Steuereinrichtung abhängig ist vom Signalmesswert des Temperaturgebers, der in Verbindung mit der Steuereinrichtung angeordnet ist. Dabei kann die Kapazität des Elektromotors und der Steuereinrichtung, die zum Beispiel einen Inverter und/oder einen Transformator umfasst, effektiver genutzt und zum Beispiel aus der ganzen verfügbaren Leistung des Motors und der Steuereinrichtung Nutzen gezogen werden, ohne diesen einer zu hohen Belastung auszusetzen.
[0039] Die Signalmesswerte des Temperaturgebers bei verschiedenen Betriebszuständen des Elektromotors werden im Speicherteil der Steuereinrichtung gespeichert, wobei die Aufheizkurve derjenigen Teile in Form eines Modells dargestellt werden kann, in denen der Temperaturgeber 135 angeordnet ist. Während des Betriebes basiert die Steuerung des Motors zumindest teilweise auf den Aufheizkurven der entsprechenden vorangegangenen Laufzyklen, wobei die Sicherheit, dass die zugelassene Aufheizung nicht überschritten wird, maximal gewährleistet ist. Mit anderen Worten, die Steuerung des Elektromotors 110 ist abhängig von der Steuergrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Laufzyklen gebildet wurde.
[0040] Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren bei der Beschleunigung des Motors eingesetzt, wobei die Steuerung des Motors abhängig ist von der Steuergrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers der vorangegangenen Beschleunigungen gebildet wurde.
[0041] Gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren bei der Verzögerung des Motors derart eingesetzt, dass die Steuerung des Motors abhängig ist von der Steuergrösse, die aus dem Signalmesswert des Temperaturgebers während der vorangegangenen Verzögerungen gebildet wurde.
[0042] Auch andere Antriebe des Rollenschneiders, insbesondere solche, deren Kapazität bestimmend ist für die Dauer der Beschleunigungen und Verzögerungen, sind mit der erfindungsgemässen Anordnung ausgestattet. Die Figur zeigt auch eine entsprechende Anordnung bei Betrieb einer sogenannten Vorderwalze eines Tragwalzenrollers. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, dass der erste Motor auf Basis des Temperaturgebers 135 oder der Aufheizkurve eines zweiten Motors gesteuert wird.
[0043] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die elektrischen Antriebseinrichtungen 100 angeordnet sind, um die Lasten 155 zu betreiben. Die Steuereinrichtungen sind in dieser Ausführungsform in einem Abstand von den Antrieben, das heisst von den Elektromotoren 110, in einem separaten Geräteraum 200 angeordnet. Dann ist ausgehend von der thermischen Kapazität bei der Steuerung auch der im Geräteraum 200 angeordnete Temperaturgeber 136 zu verwenden, der die Änderungen in der Temperatur des Geräteraumes ermittelt, was des Weiteren gemäss dem erfinderischen Grundgedanken bei der Steuerung des Motors berücksichtigt werden kann. Weiter ist nach einer Ausführungsform der Inverter der Steuereinrichtung 125 flüssigkeitsgekühlt und umfasst einen Umlaufkreis 137 des Kühlmediums, das durch den inverter fliesst.
In dieser Ausführungsform ist nach der thermischen Kapazität bei der Steuerung auch ein Temperaturgeber 136 zu benutzen, der im Umlaufkreis, vorzugsweise im Ableitungskanal 137, angeordnet ist und der die Änderungen in der Temperatur des Kühlmediums des Inverters ermittelt, was des Weiteren gemäss dem erfinderischen Grundgedanken bei der Steuerung des Motors berücksichtigt werden kann.
[0044] Es ist zu beachten, dass vorstehend lediglich einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind. Deshalb liegt es auf der Hand, dass die Erfindung nicht auf die oben dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie auf verschiedene Art und Weise im von den beiliegenden Ansprüchen definierten Rahmen angewendet werden kann. Der in der Anmeldung verwendete Begriff Steuereinrichtung ist in diesem Zusammenhang umfassend zu verstehen, da sie eine Gesamtheit umfassen oder aus mehreren verschiedenen Teilbereichen gebildet sein kann, in manchen Ausführungsformen kann sie auch als Betriebssystem verstanden werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen können im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung beschriebene Merkmale genauso gut im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden und/oder aus den dargelegten Merkmalen verschiedene Gesamtheiten zusammengestellt werden, falls dies gewünscht wird und die technischen Möglichkeiten hierzu gegeben sind.
The invention relates to an electric drive arrangement according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 10.
The acceleration of the roll to normal running speed or the deceleration to bring it to a standstill or almost at a standstill, is used in web winding applications in the paper industry in many different applications. In refining, the fiber web roll is typically unwound for processing in either the coating unit, supercalender, soft calender, idler, rewinder, or slitter. In all these cases, the fiber web roll is to be accelerated as quickly as possible to a speed required for the finishing device, so that the production speed can be maintained at the maximum level.
It is in the nature of the matter that one or more rolls emerge from the finishing, which in turn must first be accelerated to full speed and then decelerated to a standstill before either being fed to a second refining step or put into the package.
The prior art discloses the control system disclosed inter alia in the publication US Pat. No. 4,519,039, which is based on the diameter of the roll, and the method disclosed in the publication DE 10 219 231, which is based on the diameter of the roll and based on the thickness of the material to be wound. In these disclosed or corresponding arrangements and methods, a certain reserve of drive capacity typically remains unused.
The prior art involves limiting the acceleration and deceleration values in unwinding at the largest diameter of the web roll. This is done either due to the moment-transfer capacity of an existing reel, a mechanical drive or the case chuck or to optimize the size of the electric drive. Conventionally, these techniques use a simple approach to the limits, and when falling below the diameter of the web roll below a fixed, predetermined limit, it is possible to resort to using larger accelerations and decelerations. Notable in these techniques is the lack of on-line optimization or dynamic calculation and / or the limitation to mere dependence on diameter.
It is typical that the design of the electric drives on the basis of the so-called "worst case" -Prinzips is made, that is, up to the greatest possible inertia, to the greatest possible web tension, to the greatest possible web speed and on the slitter be dimensioned to the worst moment difference of the roller rollers and up to the conceivable maximum acceleration. In addition, the size or performance classes of the drives sometimes cause unavoidable oversizing. Therefore, because the electric drive is so dimensioned, it is assumed that in some cases the maximum values of all winding parameters are necessary at the same time, so that the capacity of the electric drive is used incompletely most of the time.
It is also the state of the art to apply acceleration and deceleration values, which are mainly dependent on the strength properties of the respective type of paper. The acceleration and deceleration of freely rotating rollers may also impose limitations on the usable acceleration and deceleration values, depending on the type of paper.
Thus, according to the prior art no method for controlling the winding process to fully exploit the capacity of the electric drive.
The aim of the invention is therefore to provide an electric drive arrangement, with which the problems of the prior art can be solved.
The aim of the invention is also to provide a method with which the capacity of electric drives can be used better than before.
Another object of the invention is to provide a refining plant a fiber web that can be operated faster in transition states than before.
The inventive electrical drive assembly of a part and / or a device of a fiber web machine comprises an electric motor which can be coupled to a load, and a control device of the electric motor, which is arranged to the power and / or the torque of the motor to the load to control. The invention is mainly characterized in that the control device is arranged to control the electric motor according to the thermal capacity of the electric motor and / or its control device.
By thermal capacity is meant the capacity of the electric drive device which in use does not exceed the upper temperature limit allowed or otherwise set for the electric drive device. In this context, this may include the temperature of the motor itself, the temperature of the motor controlling control unit (transformer, power supply) and / or the temperature allowed for the medium used for cooling. In practice, this means that the power of the electric drive assembly is regulated to a desired value such that it moves within the limits of the fixed thermal capacity.
According to one embodiment, the control device of the electric motor comprises a temperature sensor or is in communication with this, and the control of the control device is arranged depending on the signal measured value of said temperature sensor.
According to one embodiment of the invention, the control device comprises a memory unit in which the actual value data of the previous operating cycles of the electric drive assembly can be stored, wherein used in a periodic use of the electric drive in the control of the following operating period, the actual values of or previous operating periods become. In practice, therefore, for example, an eventual overloading can be estimated in advance compared to the desired values.
The control device of the electric drive arrangement according to a preferred embodiment of the invention comprises a memory part for storing the signal measured values of the temperature sensor at different operating conditions of the electric motor, and a processing part for processing the same, wherein the controller depending on the control variable, from the signal measured value of the temperature sensor the previous running cycles is formed, is arranged.
According to the electric drive arrangement according to a second preferred embodiment of the invention, the control of the motor is arranged in the acceleration of the motor depending on the control variable, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous accelerations.
Furthermore, according to the electric drive arrangement according to a second preferred embodiment of the invention, the control of the motor in the deceleration of the motor depending on the control variable arranged, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous decelerations.
The temperature sensor is arranged to measure the temperature in the immediate vicinity of the electric drive assembly and / or in the electric motor of the electric drive assembly and / or in the control device and / or in the power supplies of the motors and the transformers.
The fiber web machine or the processing unit of the fiber web according to an embodiment of the invention comprises at least one electric drive arrangement for operating the processing unit of the fiber web or a part thereof, wherein the processing unit of the fiber web comprises an electric drive assembly comprising an electric motor, via its drive shaft can be coupled to a load, a control device of the electric motor, which is arranged to control the power and / or the torque that is transmitted to the drive shaft of the motor, and wherein the control device of the electric motor comprises a temperature sensor or with This is by a direct or indirect measurement in conjunction, and wherein the control of the control device is performed based on the thermal capacity.
The processing unit of the fibrous web according to an embodiment of the invention comprises at least one electric drive arrangement for operating the processing unit of the fiber web or a part thereof, wherein the processing unit of the fibrous web comprises an electric drive assembly comprising an electric motor, via its drive shaft to a load coupled, a control device of the electric motor, which is arranged to control the power and / or the torque, which is transmitted via the drive shaft of the motor, and wherein the control device of the electric motor comprises a temperature sensor or in connection with this stands, and wherein the control of the control device is arranged depending on the signal measured value of the mentioned temperature sensor.
The control device comprises a memory part for storing the signal measured values of the temperature sensor at different operating states of the electric motor, and a processing part for processing the same, wherein the control is arranged depending on the control variable, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the preceding running cycles.
The processing unit of the fiber web is preferably a slitter, wherein during the operation of the same often accelerations and delays are made.
In the inventive method for controlling the electrical drive arrangement of a part and / or a device of the fiber web machine, the electric drive device comprises an electric motor which transmits a power and / or a moment in the process to a load, and a control device of the electric motor, which controls the power and / or torque of the motor being transmitted to the load. The method is characterized in that in the method of the electric motor according to the thermal capacity of the electric motor and / or its control device is controlled.
Preferably, the thermal capacity is also taken into account in the control of the ambient temperature.
According to one embodiment, the regulation of the power of the electric motor comprises a phase in which the control of the control device is dependent on the temperature measured values associated with the electric drive arrangement during the operation thereof.
According to a further embodiment, the regulation of the power of the electric motor comprises a phase in which the control of the control device is dependent on the signal measurements of the temperature sensor / the temperature sensor, which is / are integrated in the control device.
Furthermore, according to a second embodiment, the control of the power of the electric motor comprises a phase in which the control of the control device is dependent on the connected to the electric drive arrangement substantially in real time associated temperature readings during operation thereof.
According to a preferred embodiment of the invention, the previous signal measured values of the temperature sensor are stored in different operating states of the electric motor in a memory part of the control device, wherein the control of the control variable, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous running cycles, dependent.
According to one embodiment of the invention, the motor is accelerated so that the control of the motor is dependent on the control variable, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous accelerations.
According to a further embodiment of the invention, the motor is braked so that the control of the motor is dependent on the control variable, which is formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous accelerations.
According to a further embodiment, the maximum speed of the motor is dependent on the control variable which is formed by the signal measured values of the temperature sensors of the preceding running cycles.
Further characteristic features of the invention will become apparent from the appended claims.
Among other things, the following advantages are achieved with the present method:
The process can be used to increase the capacity of both new plants and existing machinery.
The duration of stoppages caused by web breaks is shortened depending on the delay, since the faster shutdown reduces the amount of cut waste.
The machine can be shut down and restarted faster in the event of a production breakdown.
The top speed of the machine can be increased because the invention also allows the optimization of the maximum speed depending on the measured temperatures. For example, in practice, the cooling of air cooled engines is intensified as the speed increases as the cooling fan is coupled directly to the rotor of the engine.
In the following the invention and its function will be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings, wherein
<Tb> FIG. 1 <sep> an electric drive arrangement according to an embodiment of the invention on the dispenser of a slitter and
<Tb> FIG. 2 shows an electric drive arrangement according to a second embodiment of the invention.
Fig. 1 shows according to one embodiment of the invention, a slitter 10 for a fiber web. The slitter comprises a parent roll-off station 15, in which the so-called mother roll 20 can be handled. During the rolling process, the master roll 20 is supported on the frame structure 25 of the unwinding station 15. The slitter 10 also includes a cutting portion 35, in which the full-width web W can be cut into partial webs W in a manner known per se. The partial webs are, according to the embodiment of FIG. 1, wound with a carrier roll 40 of the slitter 10 into so-called customer rolls 45, the rolls being supported by the carrier rolls 50 and the pressure roll 60.
The invention is of course also applicable to such slitter-winder, in which a back-up roller is used as a roller.
In this embodiment, the so-called back roller is formed of a conventional roller, but the front roller comprises two rollers and a set of endless belt loops, which are arranged to rotate about them. It is obvious that the invention is also applicable with success to slitters in which the front roller, like the back roller, is formed from a roller. On the top of the customer roles, d. H. Almost on the opposite side of the support rollers, a pressure roller bar 55 is movably supported in the support roller roller 40. On the pressure roller bar, a pressure roller 60 is arranged so that it can be applied to the customer role substantially from the top with a desired strength pressure.
The unrolling with the dispenser mother roll 20 is formed around a roller axis 21. An electric drive arrangement 100 is connected to the roller axle. The roller axle 21 can be connected by a coupling 115 and a drive shaft 120 to the drive 110, which includes an electric motor for the dispenser. The electric motor 110 includes a controller 125. The controller may be a structure integrated with the engine 110 or, as shown, may be in a control link 130 with the engine. The controller is arranged to control the power and / or torque of the motor 110 being transferred to the load, in this case the parent roll 25 in the unwind station 15.
It is obvious that the motor 110 is used to accelerate and retard the rotational speed or to maintain the constant speed of the load, i. H. here the mother roll 25, can be used. The control device 125 comprises a temperature sensor 135, which is integrated in the control device. The temperature sensor may also be in communication with the control unit to transmit data but spaced therefrom, for example in the motor winding 135. Figure 1 shows, subsequent to the controller, a transformer 135 to connect the power supplies (e.g., inverters) to the electrical distribution network.
The control device 125 comprises a memory part 140, in which the signal measured values of the temperature sensor 135, 135 can be stored at different operating states of the electric motor 110. The control device 125 also includes a processing part 145, wherein the data contained in the memory part 140 are to be processed in such a way that a control variable for use in the control of the electric motor 110 is formed therefrom. The control variable is thus formed as a function of the signal measured value of the temperature sensor of the preceding running cycles.
The device functions so that the electric motor transmits the power and / or torque to the roller axle 21 and the electric motor is controlled by the control device. More specifically, the controller controls the power and / or torque directed to the drive shaft of the engine. The control of the power of the electric motor comprises a phase in which the control of the control device is dependent on the signal measured value of the temperature sensor, which is arranged in connection with the control device. In this case, the capacity of the electric motor and the control device, which comprises, for example, an inverter and / or a transformer can be used more effectively and be taken advantage, for example, of all the available power of the engine and the control device without exposing it to too high a load.
The signal measured values of the temperature sensor at different operating states of the electric motor are stored in the memory part of the control device, wherein the heating curve of those parts can be represented in the form of a model in which the temperature sensor 135 is arranged. During operation, the control of the engine is based, at least in part, on the heating curves of the corresponding preceding running cycles, with the maximum assurance that the permitted heating will not be exceeded. In other words, the control of the electric motor 110 is dependent on the control variable, which was formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous running cycles.
According to one embodiment of the invention, the method is used in the acceleration of the engine, wherein the control of the motor is dependent on the control variable, which was formed from the signal measured value of the temperature sensor of the previous accelerations.
According to a second embodiment of the invention, the method is used in the deceleration of the motor such that the control of the motor is dependent on the control variable, which was formed from the signal measured value of the temperature sensor during the previous delays.
Other drives of the winder, in particular those whose capacity is decisive for the duration of the accelerations and delays, are equipped with the inventive arrangement. The figure also shows a corresponding arrangement in operation of a so-called front roller of a carrier roller. In some cases, it may be advantageous for the first motor to be controlled based on the temperature sensor 135 or the heating curve of a second motor.
Fig. 2 shows a second embodiment in which the electric drive means 100 are arranged to operate the loads 155. In this embodiment, the control devices are arranged at a distance from the drives, that is to say from the electric motors 110, in a separate device compartment 200. Then, starting from the thermal capacity in the control, the temperature sensor 136 arranged in the device compartment 200 is also to be used, which determines the changes in the temperature of the equipment compartment, which can furthermore be taken into account in the control of the engine according to the inventive idea. Further, in one embodiment, the inverter of the controller 125 is liquid cooled and includes a circulating circuit 137 of the cooling medium flowing through the inverter.
In this embodiment, after the thermal capacity in the control, a temperature sensor 136 is also used, which is arranged in the circulation circuit, preferably in the discharge channel 137 and which detects the changes in the temperature of the cooling medium of the inverter, which further according to the inventive idea the control of the engine can be considered.
It should be noted that only a few preferred embodiments of the invention are described above. Therefore, it is obvious that the invention is not limited to the embodiments presented above, but that it can be applied in various ways in the frame defined by the appended claims. The term control device used in the application is to be understood comprehensively in this context, since it may comprise an entirety or may be formed from a plurality of different subregions, in some embodiments it may also be understood as an operating system.
In various embodiments, features described within the scope of the invention may equally well be used in conjunction with other embodiments, and / or various features may be assembled from the features set forth, if desired, and given the technical capabilities thereof.