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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Durchmessers
einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle sowie ein Wickelsteuerungssystem.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm
sowie ein Computerprogrammprodukt.
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Obwohl
nachfolgend hauptsächlich
auf Druckmaschinen und deren Rollenwechsler sowie Steuerungen bezug
genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
vielmehr bei allen Arten von bahnverarbeitenden Maschinen verwendbar,
bei denen der Durchmesser einer Warenbahnwicklung bestimmt werden
soll. Die Erfindung ist aber insbesondere bei Druckmaschinen wie
z. B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen,
Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen sowie bei
Verarbeitungsmaschinen wie z. B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder
Verpackungsmaschinen einsetzbar. Die Warenbahn kann aus Papier,
Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet
sein.
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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Bestimmung des Durchmessers
von Warenbahnwicklungen auf Rollenträgern bzw. Rollenwechslern einsetzbar.
Ein Rollenwechsler weist üblicherweise zumindest
zwei um eine Schwenkachse schwenkbare Schwenkarme auf, die jeweils
eine Rolle zum Auf- oder Abwickeln einer Warenbahn tragen. Üblicherweise
sind die Schwenkarme mittels eines elektrischen Antriebs frei um
die Schwenkachse schwenkbar, um einen fliegenden Rollenwechsel bei
voller Produktionsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Bei der Verarbeitung
steht eine der Rollen über
die Warenbahn in Verbindung mit der Maschine, wobei die Warenbahn
entweder dem Outfeed der Maschine entnommen und auf die Rolle aufgewickelt
oder von der Rolle abgewickelt und dem Infeed der Maschine zugeführt wird.
Die Rolle wird ebenfalls von einem Antrieb, üblicherweise einem Zentrumsantrieb,
Umfangsantrieb o. ä.,
angetrieben.
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Der
Durchmesser der aufgewickelten Warenbahn auf der Rolle ändert sich
während
des Wickelvorgangs ständig
und wird von einer Wickelsteuerung beispielsweise mittels des Geschwindigkeitsverhältnisses
zwischen der Wickelgeschwindigkeit und der Warenbahntransportgeschwindigkeit
bestimmt. Die Warenbahntransportgeschwindigkeit wird an einer Referenzachse,
insbesondere einer Bahntransportachse, abgenommen, wobei die Referenzachse
eine Referenz zur Transportgeschwindigkeit der Warenbahn definiert.
Die Referenzachse kann da bei auch eine simulierte bzw. emulierte
Achse sein (sog. virtuelle Achse). Der Durchmesser der Wicklung
ist proportional zum Verhältnis
der beiden genannten Geschwindigkeiten. Die Wickelsteuerung steuert
den Wickelvorgang sowie den Rollenwechselvorgang. Während des
Rollenwechselvorgangs wird der Schwenkarm mit der momentan im Produktionsablauf
befindlichen Wicklung von der Bahnbearbeitungsmaschine weggeschwenkt
und der Schwenkarm mit der Ersatzrolle an die Bahnbearbeitungsmaschine
hingeschwenkt. Die Schwenkbewegung des Schwenkarmes beeinflusst
jedoch die Auf- oder Abwickelgeschwindigkeit, d. h. die Rotationsgeschwindigkeit
der Rolle, da die Rolle eine Verlängerung oder Verkürzung der
Warenbahnlänge
durch eine Ab- bzw. Aufwickelbewegung kompensieren muss. Diese Kompensationsbewegung
führt zu
einer effektiven Auf- bzw. Abwickelgeschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit),
die nicht mehr proportional zum Durchmesser der Wicklung ist. Die
Bestimmung des Durchmessers ist daher während der Schwenkbewegung fehlerhaft,
wobei der Fehler um so größer ist,
je kleiner die Warenbahntransportgeschwindigkeit, je größer die
Schwenkgeschwindigkeit oder je länger der
Schwenkarm ist.
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Insbesondere
bei kleinen Wicklungsdurchmessern führt die Schwenkbewegung zu
einer großen
Fehlberechnung. Dies ist bei Abwickelvorgängen besonders problematisch,
da hier der Rollenwechsel üblicherweise
bei sehr geringen Durchmessern stattfindet. Dem sich aus den genannten
Gründen
ergebenden relativ großen
Fehler bei der Durchmesserberechnung wird üblicherweise durch eine ausreichende
Reserve des verbleibenden Materials auf der Rolle begegnet. Das
Material wird somit nicht optimal ausgenutzt.
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Zur
Vermeidung der angesprochenen Probleme ist es bekannt, die Durchmesserberechnung während einer
Schwenkbewegung zu stoppen. Demnach steht für die Zeit der Schwenkbewegung
kein aktueller Durchmesserwert zur Verfügung, was insbesondere bei
kleinem Wicklungsdurchmesser nachteilig ist.
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Ebenso
ist es bekannt, die Vorgabe einer Korrekturgeschwindigkeit durch
eine der Wickelsteuerung überlagerte
Steuerung bzw. überlagerte
Instanz durchzuführen.
Dies ist mit mehreren Problemen verbunden, da zahlreiche Größen bzw.
Parameter, die zur Ermittlung der Korrekturgeschwindigkeit notwendig
sind, an die überlagerte
Steuerung übertragen
werden müssen
bzw. von dieser bestimmt werden müssen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Berechnung des
Durchmessers während einer
Schwenkbewegung zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Berechnen des Durchmessers einer Warenbahnwicklung
auf einer Rolle, ein Wickelsteuerungssystem, ein Computerprogramm
sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden
Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird der
Durchmesser einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle berechnet. Die
Rolle wird von einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Schwenkarm
getragen, wobei die Rolle mit einer veränderlichen Wickelgeschwindigkeit rotiert,
wobei die Warenbahn von der Rolle abgewickelt und einer Warenbahnmaschine
zugeführt
oder einer Warenbahnma schine entnommen und auf die Rolle aufgewickelt
wird. Die Rolle und der Schwenkarm sind insbesondere Teil eines
Rollenwechslers mit Zentrumswickler, Umfangswickler o. ä. Die Wickelgeschwindigkeit
wird in Abhängigkeit
von der Bahntransportgeschwindigkeit eingestellt, um den Gleichlauf
der Wickelbewegung mit der Warenbahnbewegung zu gewährleisten.
Die Berechnung des Durchmessers der Warenbahnwicklung auf der Rolle wird
in einem Wickelsteuerungssystem durchgeführt, wobei eine Änderung
der Wickelgeschwindigkeit auftritt, wenn der die Rolle tragende
Schwenkarm während
der Wickelbewegung um seine Schwenkachse geschwenkt wird. Ein Korrekturwert
zur Korrektur der Änderung
der Wickelgeschwindigkeit wird in die Berechnung des Durchmessers
der Warenbahnwicklung einbezogen, wobei der Korrekturwert innerhalb des
Wickelsteuerungssystems bestimmt wird.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Wickelsteuerungssystem,
das dazu ausgestaltet ist, den Durchmesser und den Korrekturwert zu
bestimmen und bei der Berechnung des Durchmessers entsprechend zu
berücksichtigen.
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein
Korrekturwert ermittelt, der insbesondere zur Korrektur des Geschwindigkeits-
oder Winkelstellungsverhältnisses von
Wickelachse und Referenzachse herangezogen wird, um während der
Schwenkbewegung eine korrekte Durchmesserbestimmung zu gewährleisten. Der
Korrekturwert wird als Vorsteuerung bzw. Aufschaltung für das Wickelsteuerungssystem
verwendet. Erfindungsgemäß wird der
Korrekturwert von demselben Wickelsteuerungssystem ermittelt und vorgegeben,
das auch die Durchmesserberechnung durchführt und vorzugsweise die Bewegung
der Schwenkachse steuert. Die Bestimmung des Durchmessers der Wicklung
wird verbessert, insbesondere bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten
und hoher Schwenkgeschwindigkeit. Eine Unterbrechung der Durchmesserermittlung
während
des Schwenkvorgangs kann vorteilhaft unterbleiben.
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Die
Korrektur ist insbesondere derart durchführbar, dass der Korrekturwert
zur entsprechenden Größe der Wickelachse,
d. h. Rotationsgeschwindigkeit oder Winkelstellung, hinzugezogen
(addiert bzw. subtrahiert) wird. Zur Durchmesserberechnung wird anschließend der
Quotient aus korrigierter Wickelachsengröße und der entsprechenden Referenzachsengröße verwendet.
Es versteht sich, dass ebenso eine Korrektur der Referenzachsengröße mittels
des Korrekturwerts möglich
ist.
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Bei
der Ermittlung der Korrekturgeschwindigkeit sind Größen notwendig,
die typischerweise in dem Wickelsteuerungssystem intern vorliegen
oder einfach ermittelt werden können.
Weiter vorteilhaft an der Kombination von Schwenksteuerung, Wickelsteuerung,
Durchmesserbestimmung und Korrekturwertbestimmung ist die damit
verbundene Einsparung von Datenübertragung
an übergeordnete
Instanzen sowie die einfachere Ausgestaltung dieser Instanzen.
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Es
ist besonders zweckmäßig, wenn
der Korrekturwert zur Vorsteuerung der Wickelgeschwindigkeit der
die Wicklung tragenden Rolle verwendet wird. Während eines Schwenkvorgangs
muss prinzipiell der Rollenantrieb eine Drehbewegung ausführen, um
die Verlängerung
oder Verkürzung
der Warenbahn auszugleichen. Diese Drehbewegung wird nun auch als Vorsteuerung
der Bewegung des Rollenantriebs auf die Position bzw. die Sollgeschwindigkeit
des Rollenantriebs aufgeschaltet. Hierdurch wird erreicht, dass – je nach
Ausgestaltung des Rollenwechslers – ein ggf. vorhandener Tänzer in
der Ruhelage verweilt oder keine Bewegung ausführt bzw. dass bei nicht vorhandenem
Tänzer
der Bahnspannungsregler keine Stellbewegung ausführen muss. Damit wird der Nachteil
des Standes der Technik behoben, dass die Tänzerlage bei einer Schwenkbewegung
nicht konstant bleibt und erst durch eine auftretende Regelabweichung
im Tänzerlageregler
ausgeglichen wird.
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Es
ist vorteilhaft, wenn eine Korrekturgeschwindigkeit ωK als Korrekturwert bestimmt wird und die
Berechnung des Durchmessers D der Warenbahnwicklung auf Grundlage
der Wickelgeschwindigkeit ω und
der Bahntransportgeschwindigkeit durchgeführt wird. Die Korrekturgeschwindigkeit ωK liefert einen positiven oder negativen
Korrekturwert für
die Wickelgeschwindigkeit ω oder
die Bahntransportgeschwindigkeit. Die Bahntransportgeschwindigkeit
zu einem Zeitpunkt t0 lässt sich beispielsweise als
Produkt rR·ωR(t0) des Radius rR und
der Umdrehungsgeschwindigkeit ωR(t0) einer Referenzachse
R bestimmen, beispielsweise einer Bahntransportachse des Bahneinzugs.
Der unkorrigierte Durchmesser D(t0) der
Wicklung auf der Rolle zum Zeitpunkt t0 bestimmt sich
somit auf einfache Weise zu D(t0) = 2rR·ωR(t0)/ω(t0) und mit Berücksichtigung der Korrekturgeschwindigkeit
insbesondere zu D(t0) = 2rR·ωR(t0)/(ω(t0) + ωK(t0)).
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Ebenso
vorteilhaft wird eine Korrekturwinkelstellung ΦK als
Korrekturwert bestimmt und die Berechnung des Durchmessers D der
Warenbahnwicklung auf Grundlage einer Winkelstellung Φ der Rolle und
einer Winkelstellung ΦR einer Bahntrans portachse bzw. Referenzachse
durchgeführt.
Die Korrekturwinkelstellung ΦR liefert einen positiven oder negativen
Korrekturwert für
die Winkelstellung Φ der Rolle
oder die Winkelstellung ΦR der Referenzachse. Die Berechnung des Durchmessers
kann beispielsweise immer dann erfolgen, wenn die Winkelstellung Φ der Rolle
(oder die Winkelstellung ΦR der Referenzachse) einen vorbestimmten
Wert, bspw. 360°,
erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt T wird dann die Winkelstellung ΦR(T) der Rolle ermittelt. Der unkorrigierte Durchmesser
D(T) der Wicklung auf der Rolle zum Zeitpunkt T bestimmt sich somit
auf einfache Weise zu D(T) = 2rR·ΦR(T)/Φ und
mit Berücksichtigung
der Korrekturwinkelstellung insbesondere zu D(T) = 2rR·ΦR(T)/(Φ + ΦK). Der Unterschied zwischen der Verwendung
von Winkelstellungen und der Verwendung von Geschwindigkeiten besteht
darin, dass bei der Verwendung von Geschwindigkeiten bei einer stehenden
Maschine eine Division von im wesentlichen 0/0 durchzuführen wäre, wohingegen
bei der Verwendung von Winkelstellungen nur dann eine Durchmesserberechnung
durchgeführt
wird, wenn eine der betrachteten Winkelstellungen gewisse Grenzwerte überschreitet.
Hierdurch wird eine Division von 0/0 verhindert.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
der Korrekturwert in Abhängigkeit
von einer Länge
sowie einer Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkarms innerhalb des
Wickelsteuerungssystems bestimmt wird. Die Korrekturgeschwindigkeit
hängt insbesondere von
(konstanten) Geometriedaten, d. h. der Schwenkarmlänge, dem
Abstand der Schwenkachse von der die Warenbahn aufnehmenden/ausgebenden
Maschinenachse, sowie von aktuellen Prozessdaten (aktuelle Istwerte)
wie aktuelle Winkelstellung des Schwenkarms, aktueller Durchmesser
der Wicklung, aktuelle Schwenkgeschwindigkeit ab. Besonders vorteilhaft
an der Erfindung ist, dass die genannten aktuellen Prozessdaten
bereits innerhalb des Wickelsteuerungssystems zur Verfügung stehen,
was die Berechnung des Korrekturwerts ohne aufwendige Datenübertragung
ermöglicht.
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Der
Korrekturwert kann als Funktion von Drehgeschwindigkeit des Schwenkarms,
lageabhängiger
Schwenkarm-Kennlinie bzw. Stützpunktkennlinie
und/oder Summe aus Radius der Wicklung und Schwenkarmlänge berechnet
werden. Vorteilhaft werden alle genannten Faktoren verwendet. In
die lageabhängige
Schwenkarm-Kennlinie gehen die geometrischen Verhältnisse,
die sich je nach Lage des Schwenkarms ergeben, ein.
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In
bevorzugter Ausgestaltung beinhaltet die Stützpunktkennlinie eine Umdrehung
des Schwenkarms, d. h. 0° bis
360°. Es
bietet sich jedoch bei gewissen Ausgestaltungen an, nur einen Teil
der gesamten Umdrehung zu hinterlegen, da bei einem Rollenwechsler üblicherweise
die aktive Rolle nur in einem Unterbereich der gesamten Umdrehung
geschwenkt wird, da die sich außerhalb
dieses Bereiches befindliche Rolle nicht-aktiv ist, d. h. keine
Wicklung durchführt.
Die Stützpunktkennlinie
kann mit Hilfe einer Messfahrt ermittelt werden, wobei an mehreren
Winkelpositionen des Schwenkarms anhand der Wickelgeschwindigkeit
der Rolle und der Schwenkgeschwindigkeit der entsprechende Tabellenwert
ermittelt wird. Ebenso ist eine Bestimmung anhand der bekannten
geometrischen Ausgestaltung möglich. Es
bietet sich an, die Stützpunktkennlinie
auf wenige Stützpunkte
zu reduzieren, zwischen denen auf geeignete Weise zu interpolieren
ist.
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Punkte
außerhalb
der Stützpunktkennlinie werden
auf geeignete Weise extrapoliert.
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Neben
der Verwendung einer Stützpunktkennlinie
wird die Bestimmung eines geometrieabhängigen, berechneten Faktors
vorgeschlagen. Dieser kann anhand der bekannten geometrischen Ausgestaltung
des Rollenwechslers und der Bahnmaschine berechnet werden, wobei
insbesondere eine Berechnung innerhalb des Wickelsteuerungssystem erfolgen
kann. Die geometrischen Parameter können beispielsweise während der
Inbetriebnahme oder während
der Produktion in das Wickelsteuerungssystem eingebracht werden.
Alternativ ist denkbar, eine Näherungsformel
zu verwenden. Beispielsweise kann bei Abwickelvorgängen der
aktuelle Durchmesser bei der Verwendung der Schwenkarmlänge vernachlässigt werden.
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Die
Stützpunktkennlinie
sowie der berechnete Faktor können
innerhalb des Wickelsteuerungssystems hinterlegt sein, dort berechnet
werden oder von einer überlagerten
Instanz vorgegeben werden.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte zur Berechnung des Durchmessers sowie des Korrekturwerts
gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren
durchzuführen,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem,
ausgeführt
wird.
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Das
erfindungsgemäß vorgesehene
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren
Datenträger
gespeichert sind, ist zum Durchführen
aller Schritte zur Berechnung des Durchmessers sowie des Korrekturwerts
gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem,
ausgeführt
wird. Geeignete Datenträger
sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs,
CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze
(Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Rollenwechslers zur Verwendung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sowie ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem;
und
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2 zeigt
eine Ausgestaltung einer Stützpunktkennlinie.
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In 1 ist
ein Rollenwechsler für
eine Warenbahnmaschine schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
Der Rollenwechsler weist einen Standfuß 101 auf, an dem
ein erster, um eine Schwenkachse A schwenkbarer Schwenkarm 110 sowie
ein zweiter, um die Schwenkachse A schwenkbarer Schwenkarm 120 befestigt
sind. Der erste Schwenkarm 110 weist an seinem dem Ständer abgewandten
Ende eine rotierbare, antreibbare Rolle 111 auf, die eine
Wicklung 112 einer Warenbahn 113 trägt. Der
Rollenwechsler wird von einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem 150 gesteuert,
das Mittel zum Steuern einer Wickelbewegung der Rollen 111 und 121,
Mittel zum Steuern der Schwenkbewegung der Schwenkarme 110 und 120,
Mittel zum Berechnen des Durchmessers D der Warenbahnwicklungen 112 und 122 auf
den Rollen 111 bzw. 121 und Mittel zum Bestimmen
eines Korrekturwerts zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit
in Reaktion auf eine Schwenkbewegung der die Rollen 111, 121 tragenden
Schwenkarme 110 bzw. 120 aufweist.
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Die
Warenbahn 113 wird bei der dargestellten Ausgestaltung
von der Rolle 111 abgewickelt und über eine erste Umlenkrolle 130,
eine bewegbare Tänzerrolle 131 sowie
eine zweite Umlenkrolle 132 einem Einzugswerk bzw. Infeed
einer Warenbahnmaschine zugeführt.
Die auf- und abbewegbare, bspw. mit Druckluft beaufschlagbare Tänzerrolle 131 dient
zur Regelung der Antriebsgeschwindigkeit der Rolle 111.
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Bei
dem abgebildeten Tänzerwickler
wird die Bahnspannung über
eine im Tänzer 131 eingeprägte Kraft
aufgebracht, ein überlagerter
Tänzerlageregler sorgt
dafür,
dass der Tänzer 131 innerhalb
seiner mechanischen Grenzen bleibt. Messgröße des Tänzerlagereglers ist die Position
des Tänzers,
Stellgröße des Tänzerlagereglers
ist dabei eine additive Position/Geschwindigkeit des Rollenantriebs.
Daneben existieren tänzerlose
Systeme, bei denen die Bahnspannung über das Drehmoment des Rollenantriebs eingeprägt wird.
Hier sorgt eine überlagerte
Kraftregelung für
die Regelung der Bahnspannung. Messgröße hierbei ist die Bahnspannung,
z. B. mittels einer Kraftmessdose, Stellgröße ist das Drehmoment bzw.
eine Momentenbegrenzung des Rollenantriebs.
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Die
Länge des
ersten Schwenkarms 110 von der Schwenkachse A zum Mittelpunkt
der Rolle 111 ist mit L bezeichnet. Der aktuelle Durchmesser
der Wicklung 112 ist mit D bezeichnet. Bei der gezeigten Stellung
entspricht der Durchmesser D der Wicklung 112 dem Verhältnis aus
Durchmesser mal Rotationsgeschwindigkeit der Umlenkrolle 130 zu
Wickelgeschwindigkeit der Rolle 111. Die Länge der
Warenbahn 113 zwischen der Wicklung 112 und der
ersten Umlenkrolle 130 ist mit l bezeichnet. Zur Darstellung der
geometrischen Gegebenheiten ist in 1 ein Koordinatensystem
hinterlegt, dessen Ursprung sich in der Schwenkachse A befindet.
Der Winkel des Schwenkarms 110 zur x-Achse des Koordinatensystems
ist mit φ bezeichnet.
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Der
zweite Schwenkarm 120 entspricht in seiner mechanischen
Ausgestaltung dem ersten Schwenkarm 110 und trägt auf einer
Rolle 121 eine Wicklung 122, die für einen
fliegenden Rollenwechsel vorgesehen ist. Zur Durchführung des
fliegenden Rollenwechsels werden der erste Schwenkarm 110 und
der zweite Schwenkarm 120 so lange gegen den Uhrzeigersinn
verschwenkt, bis die zweite Wicklung 122 mit der Warenbahn 113 in
Wirkverbindung gerät, woraufhin
durch geeignete, nicht gezeigte Schnittvorrichtungen die Warenbahn 113 von
der Wicklung 112 getrennt und mit der Wicklung 122 verbunden
wird.
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Bei
der soeben beschriebenen Schwenkbewegung verlängert sich die mit l bezeichnete
Länge der
Warenbahn 113 von der Wicklung 112 bis zur ersten
Umlenkrolle 130. Diese Längenänderung muss durch eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit
bzw. Drehgeschwindigkeit der Rolle 111 kompensiert werden,
um die Tänzerrolle
in ihrer Lage zuhalten. In der Folge ist das oben beschriebene Verhältnis der Transportgeschwindigkeit
der Warenbahn zur Rotationsgeschwindigkeit bzw. Wickelgeschwindigkeit
der Rolle 111 nicht mehr proportional zum aktuellen Durchmesser
D der Wicklung 112. Zur Korrektur der Abweichung wird ein
Korrekturwert bei der Durchmesserberechnung verwendet, der die von
der Schwenkbewegung hervorgerufene Änderung der Wickelgeschwindigkeit
bei der Durchmesserberechnung berücksichtigt. Wie weiter oben
beschrieben, kann diese Berücksichtigung
beispielsweise durch Berücksichtigung
bei der Rotationsgeschwindigkeit oder durch Berücksichtigung bei der Winkelstellung erfolgen.
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In 2 ist
in einem Diagramm 200 eine Ausgestaltung einer Stützpunktkennlinie 201 abgebildet,
die anhand der in 1 abgebildeten geometrischen
Verhältnisse
berechnet wurde. Die Stützpunktkennlinie
ist eine der bevorzugten Möglichkeiten,
mit der ein Korrekturwert zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit
bestimmt werden kann. Es sei bemerkt, dass statt eines Entnehmens eines
Wertes aus einer Stützpunktkennlinie
ebenso der Korrekturwert direkt in dem Wickelsteuerungssystem berechnet
werden kann.
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In
dem Diagramm 200 ist eine Änderung Δl der Länge l auf einer y-Achse 203 gegen
den Schwenkwinkel φ auf
einer x-Achse 202 aufgetragen. Die
Darstellung entspricht einer Drehung des Schwenkarms 110 gegen
den Uhrzeigersinn um die Schwenkachse A. Jeder Stützpunkt
entspricht der Längenänderung
der Länge
l bei einer Verschwenkung um 1°.
Als zugrundeliegende Geometrie wird eine Schwenkarmlänge L =
2,0 m, ein aktueller Durchmesser D = 0,5 m, eine (x/y)-Position
der ersten Umlenkrolle 130 von (2,0/2,0) verwendet. Mit
diesen Werten ändert
sich beispielsweise die Länge
l bei einer Verschwenkung von 120° zu
121° um Δl = 0,0346
m, was dem Stützpunkt
(120°/0,0346)
entnehmbar ist und einer Verlängerung
der Warenbahn um 0,0346 m entspricht. Negative Werte entsprechen einer
Verkürzung
der Warenbahn. Die Änderung
der Länge
l, die von der Verschiebung des Tangentialpunktes an der Wicklung 112 hervorgerufen
wird, wird bei dieser Betrachtung vernachlässigt. Es versteht sich, dass
bei einer genaueren Korrektur auch diese Verschiebung berücksichtigt
werden kann. Ebenso wird bei der abgebildeten Stützpunktkennlinie ein konstanter
Durchmesser verwendet. Dies bietet sich immer dann an, wenn der
Durchmesser der Wicklung klein gegenüber der Schwenkarmlänge ist, somit
insbesondere bei den beschriebenen Abwickelvorgängen.
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Zur
Bestimmung des Korrekturwerts bei einem Schwenkvorgang sind alle
Werte der zwischen dem Startwinkel des Schwenkvorgangs und dem Endwinkel
des Schwenkvorgangs zusammenzufassen. Aus dieser Zusammenfassung
ergibt sich die gesamte Längenänderung
der Warenbahn zwischen der Rolle 111 und der ersten Umlenkrolle 130.
Die der Kennlinie entnommenen oder bevorzugterweise online berechneten
Werte werden nun zur Korrektur der Durchmesserberechnung verwendet.
Bei der Korrektur mittels einer Korrekturwinkelstellung φK als Korrekturwert wird die bestimmte Längenänderung Δl über den
aktuellen Durchmesser der Wicklung in die Korrekturwinkelstellung φK umgerechnet. Dieser Anteil wird dann der
tatsächlich
ermittelten Winkelstellung hinzugefügt, wie es bereits weiter oben
beschrieben wurde. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Korrekturwerte
zur Vorsteuerung des Antriebs der Rolle 111 verwendet,
um eine Bewegung der Tänzerrolle 131 zu
vermeiden.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt ist. Daneben ist jede andere Ausführungsform
denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
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- 100
- Rollenwechsler
- 101
- Standfuß
- 110,
120
- Schwenkarm
- 111,
121
- Rolle
- 112,
122
- Wicklung
- 113
- Warenbahn
- 130,
132
- Umlenkrolle
- 131
- Tänzerrolle
- A
- Schwenkachse
- 200
- Diagramm
- 201
- Stützpunktkennlinie
- 202
- x-Achse
[°]
- 203
- y-Achse
[Δl]