CN107780285A - 用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法 - Google Patents

用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法，机器包括有驱动发动机和变流器的至少一个驱动单元，用于使材料幅持续前进的第一驱动单元由配属的变流器供应有基础走势的电流，在材料幅前进时借助第一驱动单元检测经材料幅传播的振动，其振动由变流器测量并转化为电测量信号，由评估装置检查该信号：是否存在不同于用于材料幅持续前进的电流基础走势的标记，当在材料幅上传播的标记缺少时在电测量信号评估中识别幅面破损。该方法的特征在于，无需另外的传感器，特别无需检测测量信号的光学传感器。此外独立于驱动发动机关于时间的转矩、速度或者速度发展地进行测量。此外幅面破损探测无需在没有连续材料幅情况下对机器的比较测量。

Description

用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法，其中，机器包括具有驱动发动机和变流器的至少一个驱动单元。
背景技术
在制造和/或加工材料幅时对提高生产率的要求导致机器的生产效率越来越高并且也因此导致了材料幅的速度越来越高或者机器速度越来越高。
作用在材料幅上的力在低速时仍是无问题的，但是在高速时该力导致例如材料幅飘动的情况，并且接下来造成材料幅破损。这样不受控且不期望的破损总是导致机器停止进而生产故障。伴随这样的破损存在的另一个问题在于，只要并未足够快地识别出现破损，材料幅就不受控地移动经过机器或机器的子区域。
在此，要么机器、要么机器的子区域或多或少地由于材料幅或部分材料幅而被污染或阻碍，这在可能的情况下，例如由于材料幅的破损端部的所不期望的卷起，能够导致较长的清洁时间和/或机器损坏。
此外，作为用于制造和/或加工由纸、纸箱、塑料、金属轨或膜、纺织品或包括两个或更多这些材料的混合材料组成的材料幅的机器的典型实例列举出造纸机、印刷机、旋转冲压机、旋转切割机、轧钢机和类似物。
用于制造和/或加工材料幅的机器中的用于识别材料幅破损方法和装置例如已经从DE 42 16 653 A1中已知，其中，材料幅是纸幅并且机器是造纸机。造纸机具有挤压部分和带有多个干燥组的干燥部分，其中，纸幅在穿过干燥部分之后卷起。在两个干燥组之间具有自由的纸幅张力的区域的情况下，能够采用光栅作为用于识别纸幅的破损的装置，其光束指向到纸幅上。光栅的功能原理在于，对光路在光传感器的方向上通过纸幅造成的中断进行登记。在纸幅破损时光到达传感器，其现在生成电信号，通过该电信号采用所期望的处理。对于造纸机在干燥部分组之间的区域中不具有自由的纸幅张力的情况，DE 42 16 653A1提出的是，在干燥部分的区域中布置破损探测器，以便能够在干燥部分的区域中鉴别纸幅的破损，在该区域中纸幅布置在干燥毡上。破损探测器具有发送/接收单元，其中，发送单元将可见光射到纸幅上。接收单元接收在纸幅上反射的光，其分解为标准化的红、绿和蓝色的曝光值以及在可能的情况下的亮度值。在出现纸幅破损时可见光不再在纸幅上反射，而是根据干燥毡的色调在干燥毡上反射，从而使接收单元检测到反射的光的变化，其适用于识别破损。
这些已知的、用于识别材料幅在用于制造和/或加工材料幅的机器中的的破损的方法和装置基本上基于光学传感器系统，其在恶略的制造条件下迅速被污染并且因此必须经常进行清洁和再校准，以便避免错误测量。由于光传感器通常仅逐点地布置在机器上，因此妨碍快速识别并且此外也妨碍准确地定位破损。因此，在基于光学系统用于识别材料幅破损的已知的方法和装置中经常造成在识别破损时的所不期望的延迟或造成不识别破损，因为材料幅的破损的材料妨碍了识别。
此外，从DE 10 2007 000 697 A1中同样已知了一种用于检测在用于制造材料幅的机器中的材料幅的撕裂和/或用于确定该材料幅的弹性模量的方法。材料幅在第一固定点借助于驱动装置以额定速度驱动。通过检测和评估驱动装置的实际转矩的转矩走势，确定相应于材料幅的弹性模量的尺度。在此，为了检测纸破损而应用驱动装置的实际转矩的升高作为判定标准。可替换地，应用第二驱动装置的实际转矩的下降作为判定标准。
此外，从M.Aníbal Valenzuela,John Martin Bentley和Robert D.Lorenz在IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS，2003年三月/四月第39卷第2号中公开的文章“Sensorless Tension Control in Paper Machines(造纸机中的无传感器的张力控制)”中得知了用于根据驱动器的电流信号确定纸幅的方法。在第一步骤中当没有幅面张力、即没有纸幅的时候测量电流。在第二步骤中在连续的纸幅运动时测量电流变化。
发明内容
本发明的目的在于，能够更好地识别在用于制造和/或加工材料幅的机器中的材料幅的破损。
根据本发明，该目的通过用于运行用于制造和/或加工材料幅的机器的方法来实现，其中，机器包括至少一个具有驱动发动机和变流器的驱动单元，其中，
-用于使材料幅持续前进的第一驱动单元由配属的变流器供应具有基础走势的电流，
-在材料幅前进时借助于第一驱动单元检测在材料幅上传播的振动，
-材料幅的振动由第一驱动单元的变流器测量并且转化为电测量信号，
-由评估装置检查电测量信号：是否存在不同于用于使材料幅持续前进的电流的基础走势的标记，
-当在材料幅上传播的标记缺少时，在电测量信号的评估中识别幅面破损。
此外根据本发明，该目的通过一种用于执行这样的方法的控制装置实现。
最后根据本发明，该目的通过一种用于制造和/或加工材料幅、包括这样的控制装置的机器实现。
下述有关方法所引述的优点和优选的实施方案能够合理地转用在控制装置和用于制造和/或加工材料幅的机器上。
本发明基于该想法，即检测在材料幅上传播的机械振动并且鉴于幅面破损识别进行评估。所检查的振动能够总归在材料幅中存在，例如通过机器的机械构件的运动或不平衡触发并且传递通过经过机械构件的连续材料幅上。可替换地，所检测的机械振动也能够合适地引入到材料幅的材料中。
驱动单元特别地包括至少一个辊、驱动发动机、到驱动发动机的机械连接和变流器，为了使材料幅持续前进，配属的变流器给每个驱动单元供电。在此特别地，变流器理解为变频器。在直流电驱动中其理解为整流器。该电流通过基础进程(Grundlauf)来表明，即通过表征的幅度、频率和信号形状(通常是正弦形状的)来表明。为了确定材料幅的当前状态，特别是确定是否存在幅面破损，在此要求了解基础走势。从由变流器供给的电流中引起所期望的转矩，其直接与电流成比例。该转矩又与驱动发动机的旋转速度和转数有关，它们因此同样与变流器的电流成比例。
材料幅中的机械振动与其是否被动地出现或者主动地经由驱动单元的控制系统生成无关，该机械振动由驱动单元以电测量信号的形式检测。在此所测量的为物理参量、例如电流，转矩或转数。为了评估而将物理参量转化成的电测量信号是电流或与电流相联系的其它电测量参量，例如电压。例如，经由变流器的电流传感器将测量信号直接作为电流读出。可替换地，当检测其它的测量参量、例如转矩的时候，将其转化为电流以用于另外的评估。在评估时所检查的振动表现为一个标记，其附加地叠加用于材料幅前进的电流。该标记在至少一个特征方面不同于由用于材料幅的持续的前进的变流器供给的电流的基础走势。因此，能够提取该标记并且明确地鉴别作为单独的信号。
最后应用标记，以便识别材料幅的状态。首先检查：标记究竟是否包含在电测量信号中。在材料幅上传播的标记的缺少意味材料幅破损并且因此不能够检测振动。在该情况下采取相应的维护措施，以便再次使机器正常运行。
在存在要预期的标记时，首先对此能够推断的是，材料幅仍然至少部分是完好的。标记的测量随后特别地在另外的评估中被考虑。
对于评估来说重要的仅仅是振动，其在材料幅上传播。在评估时不考虑包含在测量信号中的例如来自用于制造和/或加工材料幅的机器的各个部分的机械连接的振动。
该方法的特征在于，不需要另外的传感器，特别是不需要用于检测测量信号的光学传感器。此外，测量与驱动发动机关于时间的转矩或速度发展无关地进行。此外，对于探测幅面破损并不需要对没有连续的材料幅的机器的比较测量。因此，该方法能够在现存的机器的持续的运行中应用，而无需附加硬件且不中断或干扰运行。
根据一个优选的实施变体，机器包括至少两个驱动单元，并且标记经由第二驱动单元的驱动发动机引入到材料幅中。在此，标记主动地以具有已知走势的附加电流的形式(或者例如附加的转矩，其与电流相互联系)生成，该标记经由驱动单元引入到材料幅中并且经由其它的驱动单元检测。将作为振动沿材料幅的生产方向上以及反向于生产方向传播的标记主动地引入到材料幅中，其主要优点在于，能调整信号的强度，由此甚至当标记的走势关于时间变化的时候，标记的明确探测和对应关系也是特别简单的。
根据一个优选的实施方案变体，标记具有频率分量，其高于由变流器供给的电流的基础进程的频率。由于标记的频率较高，可以更加快速地探测标记，这是因为为了识别该标记所需的时间少于频率较低的标记。
以更合乎目的的方式，所引入的标记根据正弦形、块形或脉冲形的电流类型生成。该标记与由变流器供应给驱动发动机的电流相加地叠加。因此，由于标记的预设的特殊的形式能特别轻易地提取标记。
有利地，鉴于对材料幅的破损的准确定位，经由驱动单元分别将不同的标记引入到材料幅中。当在机器中存在多个驱动单元并且由每个驱动单元引入一个另外的标记的时候，实现相应的标记与驱动单元的明确的对应关系。在两个相邻的驱动单元之间的幅面破损的情况下，则驱动单元中的至少一个不能够接收来自相邻的驱动单元的标记。因此，幅面破损的位置准确地在这两个驱动单元之间定位。
适宜地，存在至少三个驱动单元，其中中间驱动单元的标记的评估不仅沿着生产方向、也反向于该生产方向地执行。在此执行特别广泛并且可靠地评估，因为位于两个另外的驱动单元之间的每个驱动单元的被引入的标记在两侧被相邻的驱动单元读取并且评估。幅面破损的位置因此可以特别可靠地不仅沿着生产方向、也反向于该生产方向地定位。
优选地，当存在标记时基于标记的幅度确定材料幅的幅面张力。这在考虑材料幅的物理参量以及材料幅的传送性能的条件下发生。特别地，材料幅的物理大小和材料幅的传送性能理解为材料幅的宽度和厚度以及材料的组成，该组成影响了材料幅的振动性能。此外，特别能够考虑材料温度、环境温度、材料中的水含量和/或空气湿度。在此原则上适用的是，材料幅被拉地越紧绷，在幅面长度上的衰减就越小并且标记就越能更好地传播。在该情况下，所测量的标记的幅度比在材料幅松弛并且标记衰减的情况下更高。基于所测量的幅度，在考虑在上述参量之间的已知的物理联系的条件下，定量地测定材料幅的幅面张力或者其关于时间的发展。
此外优选地，幅面张力的确定应用于至少一个驱动发动机的运行参数的开环控制和/或闭环控制。运行参数在此例如理解为旋转速度、转矩或转数或者所有另外的与此相关的参量。在此基于对标记以及幅面张力的测量调整至少一个运行参数，例如在标记的衰减变大时提高幅面张力并且反之亦然，在标记的幅度增高时自动减小幅面张力。
有利地，在由纸、金属、膜或纺织材料组成的材料幅上执行该方法。相应地，用于制造和/或加工材料幅的机器优选地认为是造纸机、印刷机、用于制造金属的轧钢机、旋转冲压机和/或旋转切割机。该方法的执行不限于上述材料幅和机器，上述列举仅仅是示例性的而不是决定性的。
附图说明
根据附图详细阐述本发明的实施例。对此示意性并且及其简化地示出：
图1是用于制造和/或加工材料幅的机器，并且
图2是叠加了标记的电流的时间走势。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于制造和/或加工连续的材料幅4的机器2，特别是用于制造纸幅的造纸机。造纸机2包括多个驱动单元5、6、7，仅示出了其中的三个。每个驱动单元5、6、7都具有驱动发动机8，其由变流器10供应电流I用于使材料幅4在生产方向P上持续前进。机器2还包括评估装置12，其在所示的实施例中配属于变流器10。此外，设置用于控制或调节造纸机2的控制装置14。驱动单元5、6、7也能够相互通信，这通过虚线箭头9指出。
在造纸机运行时沿着材料幅4传播机械振动。通常存在多个相加地相叠加的振动，其由各种原因引起。其能够被动(即没有控制装置14的合适的影响)地通过造纸机2的机械构件在运行中的震动或运动产生。可替换地，振动能够主动地由变流器10生成并且经由驱动单元5、6、7引入到材料幅的材料中。在两个情况中，材料幅4的振动都作为电测量信号、特别地作为电流或作为与电流相关的参量由评估装置12读取。电测量信号随后鉴于要期望的振动或标记S通过评估装置12进行评估。
根据图2，该情况从电流走势I关于时间t的示图中示出。由变流器10供给到驱动发动机8中的电流I具有基础走势G，其特别地通过频率、幅度和形状(在此为正弦的)表征。电流I相加地叠加标记S。标记S这样选择，即，其不同于由在驱动单元5、6、7的电流的基础走势G，其中在该驱动单元中测量振动。在所示的实施例中，标记具有比基础走势更低的幅度和更高的频率。
如果在通过评估装置12评估时缺少标记S，那么其指示出在执行测量的驱动单元5、6、7上游的幅面破损。
如果能读取标记S，那么其就由评估装置12特别地为考虑用于另外的评估。例如，根据所测量的标记S的幅度通过控制装置14计算和调节幅面张力。
对材料幅4的幅面破损的特别可靠的识别通过以下方式实现，标记S由第一驱动单元5生成并且引入到材料幅4中，并且由第二、特别是相邻的驱动单元6读取并且评估。当标记S未到达相邻的驱动单元的时候，幅面破损的位置位于两个驱动单元5、6之间。
特别地，由每个驱动单元5、6、7生成不同的标记S，其不仅沿生产方向P、也反向于生产方向P地由邻近的驱动单元5、6、7探测。例如根据图1，由中间的驱动单元6将具有60Hz频率的特定标记S引入到材料幅4中，其不仅由驱动单元5、还由驱动单元7读取。由驱动单元5的变流器10将具有50Hz频率的另外的标记、并且由驱动单元5的变流器10将具有70Hz频率的第三标记引入到材料幅4中。驱动单元5和7的标记都由驱动单元6读取。由于标记的频率不同，标记与相应的驱动单元5、7的对应关系是明确的。
所引入的标记S例如具有正弦形、块形或脉冲形的电流走势。此外其通过频率份额表示，这些频率份额高于比由变流器10引入的电流I的基础走势G的频率。能想象的是，同样生成非周期的标记S，其走势能在时间上改变，或者在其确定的周期序列中能交替地重复。在主动引入的标记S中，其走势始终是已知的，从而能够与其走势的变化无关地顺利实现标记S的识别。

Claims (11)

1.一种用于运行用于制造和/或加工材料幅(4)的机器(2)的方法，其中，所述机器包括具有驱动发动机(8)和变流器(10)的至少一个驱动单元(5、6、7)，其特征在于，
用于使所述材料幅(4)持续前进的第一驱动单元由配属的所述变流器(10)供应具有基础走势(G)的电流(I)，
在所述材料幅(4)前进时借助于所述第一驱动单元检测在所述材料幅(4)上传播的振动，
所述材料幅(4)的所述振动由所述第一驱动单元的所述变流器(10)测量并且转化为电测量信号，
由评估装置(12)检查所述电测量信号：是否存在不同于用于所述材料幅(4)的持续前进的所述电流(I)的所述基础走势(G)的标记(S)，
当在所述材料幅(4)上传播的所述标记(S)缺少时，在所述电测量信号的评估中识别幅面破损。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述机器(2)包括至少两个驱动单元(5、6、7)，并且所述标记(S)经由第二驱动单元的所述驱动发动机(8)引入到所述材料幅(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述标记(S)具有频率分量，所述频率分量高于由所述变流器(10)供给的所述电流(I)的所述基础走势(G)的频率。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，
所引入的所述标记(S)根据正弦形、块形或脉冲形的电流类型生成。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，
经由所述第一驱动单元和所述第二驱动单元分别将不同的标记(S)引入到所述材料幅(4)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
设置至少三个驱动单元(5、6、7)，并且其中，中间的驱动单元的所述标记(S)的评估不仅沿所述材料幅的生产方向(P)、也反向于所述生产方向(P)地执行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
当存在所述标记(S)时，基于所述标记(S)的幅度地确定所述材料幅(4)的幅面张力。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述幅面张力的确定应用于开环控制和/或闭环控制至少一个驱动发动机(8)的运行参数。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在由纸、金属、膜或纺织材料组成的材料幅(4)上执行所述方法。
10.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的控制装置(14)。
11.一种用于制造和/或加工材料幅的机器(2)，其特征在于，所述机器包括根据权利要求10所述的控制装置(14)。
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