DE102008002315A1 - Method for optimizing the operation of a device for winding a material web in a slitter-winder and slitter-winder - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Vorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (M) auf eine Wickelhülse (2) zu einer Wickelrolle (3) in Rotationsschneidmaschinen (9) nach dem Längsschneiden einer von einer Vorrichtung (10) zum Abwickeln abgewickelten Materialbahn (MG), umfassend zwei achsparallel zueinander angeordnete, antreibbare Tragwalzen (5, 6) zur Abstützung der Wickelrolle (3) unter Ausbildung zweier Wickelspalte (7, 8), wobei im ersten Wickelspalt (7) die Materialbahn (M) zur Wickelrolle (3) unter zumindest teilweiser Umschlingung der ersten Tragwalze (5) geführt wird und die der ersten Tragwalze (5) in Materialbahnlaufrichtung nachgeordnete zweite Tragwalze (6) frei von einer Umschlingung durch die Materialbahn ist und bei welchem in Abhängigkeit wenigstens eines Sollwertes einer die erforderliche Leistung (Psoll) der Vorrichtung (1) zum Aufwickeln wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe die Antriebe der einzelnen Tragwalzen (5, 6) vorgesteuert werden, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Antrieb der zweiten Tragwalze (6) unabhängig von einer Berücksichtigung von Istwerten der das Antriebsverhalten der ersten Tragwalze (5) wenigstens mittelbar beschreibenden Größen feingesteuert/feingeregelt wird. Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for optimizing the operation of a device (1) for winding a material web (M) on a winding tube (2) to a winding roll (3) in rotary cutting machines (9) after slitting one of a device (10) for unwinding unwound material web (MG), comprising two axially parallel to each other, drivable support rollers (5, 6) for supporting the winding roll (3) to form two winding nips (7, 8), wherein in the first winding nip (7) the material web (M) to the winding roll (3) is guided under at least partial wrapping of the first support roller (5) and the first support roller (5) in the web direction of travel downstream second support roller (6) is free of a wrap around the material web and in which depending on at least one desired value of a required Power (Psoll) of the device (1) for winding at least indirectly characterizing size the drives of the individual T. ragwalzen (5, 6) are precontrolled, and which is characterized in that the drive of the second support roller (6) independently of taking into account actual values of the drive behavior of the first support roller (5) at least indirectly descriptive variables is finely controlled / finely regulated. The invention also includes an apparatus for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle in Rollenschneidmaschinen nach dem Längsschneiden einer von einer Vorrichtung zum Abwickeln abgewickelten Materialbahn, umfassend zwei achsparallel zueinander angeordnete antreibbare Tragwalzen zur Abstützung der Wickelrolle unter Ausbildung zweier Wickelspalte, wobei im ersten Wickelspalt die Materialbahn zur Wickelrolle unter zumindest teilweiser Umschlingung der ersten Tragwalze geführt wird und die der ersten Tragwalze in Materialbahnlaufrichtung nachgeordnete zweite Tragwalze frei von einer Umschlingung durch die Materialbahn ist und bei welchem in Abhängigkeit wenigstens eines Sollwertes einer die erforderliche Leistung der Vorrichtung zum Aufwickeln wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe die Antriebe der einzelnen Tragwalzen vorgesteuert werden.The The invention relates to a method for optimizing the operation a device for winding a web on a winding tube to a Winder in slitter after slitting one of a Apparatus for unwinding unwound web comprising two axially parallel to each other arranged drivable support rollers for support the winding roll to form two winding nips, wherein in the first Winding nip the web to the winding roll under at least partially Looping the first support roller is guided and that of the first Carrier roller in the material web running direction downstream second support roller is free from a wrap around the web and at which dependent on at least one setpoint of the required power of Device for winding at least indirectly characterizing Size the drives the individual support rollers are precontrolled.

Unter Längsschneiden einer Materialbahn wird das Durchtrennen der Materialbahn in zumindest zwei Materialteilbahnen in Längsrichtung der Materialbahn verstanden, wobei die einzelnen Materialteilbahnen jeweils auf einen Wickelkern oder Wickelhülse zu einer Wickelrolle aufwickelbar sind.Under slitting a material web is the severing of the material web in at least two partial material webs in the longitudinal direction understood the material web, wherein the individual material partial webs each wound on a winding core or winding tube to a winding roll are.

Unter einer Vorsteuerung/Vorregelung wird die Steuerung/Regelung der im Wesentlichen gewünschten Fahrdaten der Maschine verstanden. Die im Weiteren verwendete Bezeichnung der Feinsteuerung/Feinregelung soll im Gegensatz dazu die Maßnahmen zur Einstellung, insbesondere zur Beibehaltung, der Kontinuität der im Wesentlichen gewünschten Fahrdaten gewährleisten. Die Stellgrößen der Vorsteuerung/Vorregelung sind groß gegenüber den Stellgrößen der Feinsteuerung/Feinregelung.Under a pilot control / pre - regulation is the control / regulation of the Essentially desired Driving data of the machine understood. The term used below the fine control / fine control should in contrast to the measures on the recruitment, in particular the maintenance, of the continuity of the Essentially desired Ensure driving data. The manipulated variables of the pilot control / pre-regulation are large compared to the manipulated variables of the Fine control / fine control.

Tragwalzenwickelvorrichtungen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese sind dadurch charakterisiert, dass das Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Wickelhülse durch Führung der Materialbahn über eine mit der Wickelhülse einen ersten Wickelspalt bildende Tragwalze erfolgt. Ferner ist eine zweite achsparallel zu dieser angeordnete Tragwalze vorgesehen, wobei beide Tragwalzen die aufzuwickelnde Wickelrolle unter Ausbildung von Wickelspalten in der Weise abstützen, dass sie für den oder die zu wickelnde/n Wickelrolle/n ein Wickelbett ausbilden. Dazu werden vorzugsweise beide Tragwalzen angetrieben, wobei im Allgemeinen die erste Tragwalze drehzahlgeregelt wird und damit die Geschwindigkeit der Materialbahn, also der Ab- und Aufwicklung vorgibt. Die zweite Tragwalze dagegen ist in der Regel drehmomentengeregelt und bestimmt somit in erster Linie die Wickelhärte und damit den Bahnzug zwischen erster und zweiter Tragwalze, während der Bahnzug bis in den Wickelspalt der ersten Tragwalze hinein durch die Abwicklung bestimmt wird. Um einer möglichst kontinuierlichen Beanspruchung der Materialbahn beim Wickelprozess zu genügen muss der Bahnzug bis in den ersten Wickelspalt hinein dem Bahnzug zwischen den beiden Tragwalzen als Sollwert dienen. Häufig wird zum Antreiben der beiden Tragwalzen ein Lastverteilungsfaktor berücksichtigt, der also auf den, als konstante Größe angenommenen, Bahnzug zwischen Auf- und Abwicklung zurückzuführen ist. Dieser ist schließlich im Wesentlichen von materialspezifischen Kennwerten der Materialbahn und der gewünschten Wickelgeschwindigkeit abhängig.Two-drum winders are in a variety of designs known from the prior art. These are characterized by that winding a web on a winding tube through guide the material web over one with the winding tube a first winding nip forming carrier roll takes place. Further is a second axially parallel to this arranged support roller provided wherein both support rollers to wound wound reel under training of winding niches in such a way that they support for or the wound roll / s to be wound form a winding bed. To Preferably both support rollers are driven, wherein in general the first support roller is speed controlled and thus the speed the web, so the Ab and Winding pretends. The second support roller, however, is usually torque-controlled and thus determines primarily the winding hardness and Thus, the web tension between the first and second support roller, during the Web pull into the winding nip of the first carrier roll in through the Settlement is determined. To a continuous stress To satisfy the material web during the winding process, the train must be up in the first winding nip in the web tension between the two support rollers serve as a setpoint. Often is used to drive the two support rollers, a load distribution factor considered, that is, on the, assumed as a constant size, web train between Settlement and settlement is due. This is finally essentially of material-specific characteristics of the material web and the desired Winding speed dependent.

Die Wickelrolle selber bildet während des Wickelprozesses Störgrößen aus, die sie über die beiden Wickelspalte an die einzelnen Tragwalzen abgibt und die von dort aus wieder auf die Wickelrolle wirken.The Winding roll itself forms during of the winding process disturbances, they over the two winding nips to the individual support rollers and gives the From there, act on the reel again.

Die Geschwindigkeit für den Aufwickelprozess ist jedoch als Voraussetzung für einen kontinuierlichen Prozess möglichst genau einzuhalten. Die in Abhängigkeit dieser Geschwindigkeit erforderliche momentan zu erzeugende Leistung der beiden Tragwalzen wird zwischen den Antrieben dieser Tragwalzen entsprechend einem vorgegebenen Lastverteilungsfaktor aufgeteilt, der im Wesentlichen von der Größe der aufgewickelten Wickelrolle sowie der Anordnung der einzelnen Tragwalzen abhängig ist. Dabei ist jedoch auch bei konstanter Aufwickelgeschwindigkeit die zu erzeugende erforderliche Leistung bedingt durch die sich auf den Aufwickelprozess auswirkenden Bahnzugschwankungen beim Abwickeln nicht stetig, weshalb das Drehmoment an der zweiten Tragwalze dementsprechend variiert, was unter Umständen ständig zu einer Reaktion des Antriebes der zweiten Tragwalze auf die detektierten Bahnzugschwankungen führen kann. Die fortwährende Änderung des Drehmomentes der zweiten Tragwalze führt zu einer fortwährenden Änderung der Wickelbedingungen im Aufwickelbereich, insbesondere an der zweiten Tragwalze. Bei einem Beschleunigungsvorgang oder dem Abbremsen der Abwickelvorrichtung verstärkt sich diese Problematik noch, was sich beispielsweise in einem unsauberen Aufbau der Wickelrolle in diesen Phasen widerspiegeln kann. Der dadurch erzielte schlechte Aufbau der Wickelrolle während einer derartigen Beschleunigungsphase, insbesondere wenn der Rollenkern nicht rund, sondern von der runden Form abweichend aufgewickelt wird, beeinträchtigt den gesamten weiteren Wickelvorgang. Derartige von der Idealform abweichende Geometrien und dadurch bedingte Unwuchten führen zu Oszillationen, deren Frequenzen vom Rollendurchmesser und der Maschinengeschwindigkeit abhängig sind. Im ungünstigsten Fall werden dabei Vibrationen ausgelöst oder sogar noch verstärkt.The Speed for However, the winding process is a prerequisite for a continuous process as possible to adhere exactly. The dependent this power required to be generated at the moment the two support rollers is between the drives of these support rollers divided according to a given load distribution factor, which is essentially the size of the wound up Winding roll and the arrangement of the individual support rollers is dependent. However, even at constant winding speed is the required power to be generated due to the on the winding process affecting web tension fluctuations during unwinding not steady, which is why the torque on the second support roller accordingly varies, which may be constantly to a reaction of the drive of the second support roller to the detected Bahnzugschwankungen to lead can. The ongoing change the torque of the second support roller leads to a continuous change of Winding conditions in the take-up area, in particular at the second King roll. During an acceleration process or deceleration of the Unwinding reinforced This problem is still, which, for example, in an unclean structure reflect the winding roll in these phases. The result achieved poor construction of the winding roll during such an acceleration phase, especially if the roll core is not round, but from the round Deviating form wound affects the rest of the other Winding process. Such deviating from the ideal shape geometries and cause conditional imbalances to oscillations whose frequencies are different from the roll diameter and the Machine speed dependent are. In the worst case vibrations are triggered or even reinforced.

Als Gegenmaßnahme werden nach Stand der Technik die sich, in momentanen Drehzahländerungen bemerkbar machenden, Bahnzugschwankungen als Störgröße an der drehzahlgeregelten Tragwalze erfasst und zu deren Feinregelung benutzt. Da die gesamte Aufwicklung bisher als Einheit betrachtet wird, erfolgt die Feinregelung der drehmomentengeregelten Tragwalze dann in Abhängigkeit der Regelung der drehzahlgeregelten Tragwalze, im Allgemeinen entsprechend dem vorliegenden Lastverteilungsfaktor. Solche Regeleinrichtungen haben sich bei Produktionsgeschwindigkeiten bis ca. 1600 m/min bis 1800 m/min trotzdem bewährt, da sie bereits einen Grossteil der Wickelfehler auf ein vertretbares Maß reduzieren, sind aber aufgrund ihrer stochastischen Prozesseigenschaft nur bedingt optimierbar. Heutige Produktionsziele von 2000 m/min bis 3000 m/min sind demnach mit Regelungsverfahren und -vorrichtungen nach Stand der Technik nicht oder nur bei wenig problematischen Papiersorten umsetzbar. Schließlich sind die Wickelverhältnisse zwischen zweiter Tragwalze und Wickelrolle, aufgrund der Divergenz zwischen der indirekten Regelung dieser Tragwalze und den Schwankungen der Kräfteverhältnisse in ihrem Wickelspalt, nicht stabil und dementsprechend nicht reproduzierbar.When countermeasure become in the prior art, the, in current speed changes noticeable, web tension fluctuations as a disturbance on the speed-controlled support roller recorded and used for their fine-tuning. Because the whole winding up previously regarded as a unit, the fine regulation of the torque-controlled support roller then depending on the regulation of the speed-controlled Carrier roll, generally according to the present load distribution factor. Such control devices have become at production speeds still proven up to about 1600 m / min to 1800 m / min, since they already have a large part reduce the winding error to an acceptable level, but are due Their stochastic process property can only be optimized to a limited extent. Today's production targets of 2000 m / min to 3000 m / min are accordingly with control methods and devices according to the prior art not or only with little problematic types of paper implementable. After all are the winding relationships between second carrier roll and wound roll, due to the divergence between the indirect control of this support roller and the fluctuations in the balance of power in their winding nip, not stable and therefore not reproducible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Wickelrolle derart weiterzuentwickeln, dass die ständigen Schwankungen der Kräfteverhältnisse im Bereich zwischen der Abrollung und den Tragwalzen kompensiert werden, so dass der Aufwickelvorgang unabhängig von diesen Einflüssen wird. Die Verhältnisse im Aufwickelbereich sind zu stabilisieren und reproduzierbar zu gestalten.Of the Invention is therefore the object of a method and a Apparatus for winding a material web onto a winding roll develop in such a way that the constant fluctuations of the balance of power compensated in the area between the unwinding and the support rollers so that the winding process becomes independent of these influences. The ratios in the winding area are to stabilize and reproducible too shape.

Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.The The present invention is characterized by the features of the independent claims. advantageous Embodiments are the subclaims, the description and to take the drawings.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der zweiten Tragwalze unabhängig von einer Berücksichtigung von Istwerten der das Antriebsverhalten der ersten Tragwalze wenigstens mittelbar beschreibenden Größen feingesteuert/feingeregelt wird. Dabei kann die Sollwertvorgabe in Abhängigkeit zumindest eines Istwertes zumindest einer die Abwicklung der Materialbahnrolle wenigstens mittelbar beschreibenden Größe erfolgen.One inventive method of the type mentioned and a device for carrying out the Method are characterized in that the drive of the second Carrier roller independently from a consideration of actual values of the drive behavior of the first support roller at least Indirectly descriptive quantities finely controlled / finely regulated becomes. In this case, the setpoint specification as a function of at least one actual value at least one of the settlement of the web roll at least indirectly descriptive size.

Die erfindungsgemäße Losung bietet den Vorteil, dass Änderungen des Bahnzuges, die beispielsweise bei Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen besonders stark auftreten und die zu Änderungen der Drehzahl an der ersten Tragwalze führen, sich nicht mehr direkt auf das im zweiten Wickelspalt an der zweiten Tragwalze vorherrschende Drehmoment auswirken und dass das an der zweiten Tragwalze vorliegende Drehmoment unabhängig von derartigen Schwankungen lediglich in Abhängigkeit der Anforderungen, die durch die Sollwertvorgaben für die Aufwicklung und die Zustände im Abwickelbereich vorgegeben sind, eingestellt wird. Das dadurch frei einstellbare Drehmoment im zweiten Wickelspalt ist somit jederzeit leicht reproduzierbar.The inventive solution offers the advantage of making changes the train, the particular example during acceleration and deceleration operations strongly and to change The speed at the first support roller, no longer directly on the prevailing in the second winding nip on the second support roller Torque effect and that is present on the second support roller Torque independent of such fluctuations only depending on the requirements, by the setpoint specifications for the Wound and the states are specified in the unwinding, is set. This frees up Adjustable torque in the second winding nip is thus always easily reproducible.

Unter den die Abwicklung wenigstens mittelbar beschreibenden Größen werden physikalische Zustands- oder Bewegungsgrößen verstanden, welche den Abwickelvorgang der Materialbahn von einer Materialbahnrolle charakterisieren. Dazu gehören insbesondere die Geschwindigkeit der Bewegung der Materialbahn, Kennwerte, die Materialbahn betreffend und Größen den Bahnzug beschreibend.Under the settlement will be at least indirectly descriptive quantities understood physical state or motion variables, which the Characterize unwinding of the web from a web roll. This includes in particular the speed of movement of the material web, characteristic values, the Material web and sizes that Describing the train.

Unter einer, eine Größe wenigstens mittelbar beschreibenden Größe wird eine physikalische Größe/Parameter verstanden, über die die jeweilige Größe beschreibbar oder ermittelbar ist, insbesondere mit der die jeweiligen Größen in funktionalem Zusammenhang stehen.Under one, one size at least becomes indirectly descriptive size a physical quantity / parameter understood, about the describable size or can be determined, in particular with the respective sizes in functional Related.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die erste Tragwalze vorzugsweise drehzahlgeregelt, während die zweite Tragwalze drehmomentgeregelt wird, wobei die Drehmomentregelung der zweiten Tragwalze unabhängig vom Einfluss des Istwertes der Drehzahl der ersten Tragwalze erfolgt. Dies kann dazu führen, dass die Bestimmung des Sollwertes für das einzustellende Drehmoment an der zweiten Tragwalze nur in Abhängigkeit der Sollwertvorgabe für die Geschwindigkeit der Aufwicklung und durch die Verhältnisse im Abwickelbereich vorgegebenen Kennwerte erfolgt, wobei diese Sollwerte sich im Verhältnis eines Regelkreislaufs in gegenseitiger Abhängigkeit der Istwerte der die Bewegung der Bahn im Abwickelbereich bestimmenden Kennwerte sowie der Sollwertvorgaben für die Betriebsweise der Aufwickelvorrichtung, insbesondere der Aufwickelgeschwindigkeit, die zur Bereitstellung der erforderlichen Leistung der Vorrichtung zum Aufwickeln wenigstens mittelbar beschreibenden Größen befinden.In an advantageous embodiment the first support roller is preferably speed-controlled, while the second carrier roll is torque-controlled, wherein the torque control the second support roller independently from the influence of the actual value of the speed of the first support roller takes place. This can cause that the determination of the setpoint for the torque to be set on the second support roller only in dependence the setpoint specification for the speed of the winding and the conditions in the unwinding range specified parameters, these setpoints in proportion a control cycle in mutual dependence of the actual values of the Movement of the web in the unwinding area determining characteristic values as well the setpoint specifications for the operation of the take-up, in particular the winding speed, the to provide the required performance of the device for Winding at least indirectly descriptive sizes are.

Die Istwertermittlung kann mit entsprechenden Einrichtungen zur Erfassung der genannten Größen erfolgen. In einer Weiterentwicklung können diese auch direkt über eine andere Steuerung/Regelung vorgegeben werden, welche diese verarbeitet.The Actual value determination can be done with appropriate facilities for recording the sizes mentioned above. In a further development can these also directly over another control / regulation can be specified, which processes these.

Darüber hinaus können erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise Störgrößen im und/oder am zweiten Wickelspalt sensorisch erfasst werden und in besonders vorteilhafter Ausführung zur Steuerung/Regelung, insbesondere zur Feinsteuerung/Feinregelung, Anwendung finden. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die im zweiten Wickelspalt ermittelten Störgrößen direkt zur Steuerung/Regelung, insbesondere Feinsteuerung/Feinregelung, der die zweite Tragwalze wenigstens mittelbar beschreibenden Fahrdaten herangezogen werden können, bzw. wenigstens zeitweise während des Wickelvorgangs auf wenigstens eine die Fahrdaten wenigstens mittelbar beschreibenden Größe Einfluss nehmen.In addition, according to the invention, disturbance variables in and / or at the second winding nip can advantageously be detected by sensors and, in a particularly advantageous embodiment, for control, in particular for fine control / fine control development, application. It is particularly advantageous if the determined in the second winding gap disturbances directly to the control / regulation, especially fine control / fine control, the second support roller at least indirectly descriptive driving data can be used, or at least temporarily during the winding process to at least one the driving data at least influence indirectly descriptive size.

Ein derart ausgestaltetes Verfahren ist besonders vorteilhaft, weil auf diese Weise Sollabweichungen im zweiten Wickelspalt direkt erfasst und regelnd auf die dort vorherrschenden Prozessparameter rückwirken können.One Such configured method is particularly advantageous because In this way, nominal deviations in the second winding nip are detected directly and to regulate the prevailing process parameters can.

Eine Störgröße ist regelungstheoretisch mit einer Abweichung von einer Sollgröße gleichzusetzen, sodass es bei der Ermittlung der Störgrößen hier unwesentlich ist, ob diese direkt erfasst oder aus unmittelbar daraus entstehenden Reaktionen ermittelt werden.A Disturbance is control theory equate to a deviation from a target size so it in the determination of the disturbances here insignificant is whether they are directly recorded or directly derived from them Reactions are determined.

Das erforderliche einzustellende Drehmoment einer einzelnen Tragwalze wird in einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante zur Optimierung des Wickelergebnisses in Abhängigkeit der nachfolgend genannten Größen bestimmt:

  • – Verteilung der Wickellast (VWL)
  • – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Tragwalze (6)
  • – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Wickelrolle (3).
The required torque to be set of a single support roller is determined in a further preferred variant of the method for optimizing the winding result as a function of the variables mentioned below:
  • - distribution of the winding load (VWL)
  • Required torque component for acceleration compensation (BK) of the support roller ( 6 )
  • Required torque component for acceleration compensation (BK) of the winding roll ( 3 ).

Dies bietet den großen Vorteil, dass alle eingehenden Komponenten vordefinierbar sind, sodass auch das gesamte, an der Tragwalze 6 anzulegende Drehmoment definierbar und damit auch reproduzierbar ist. Damit ist gegenüber dem Stand der Technik eine Grundvoraussetzung geschaffen worden, den Wickelprozess in diesem Bereich gezielt optimieren zu können.This offers the great advantage that all incoming components are predefinable, so that the entire, on the support roller 6 Torque to be defined and thus reproducible. Thus, a basic requirement has been created compared to the prior art to be able to optimize the winding process in this area targeted.

In einem weiteren, vorteilhaft ausgestalteten Verfahren kann das erforderliche einzustellende Drehmoment einer einzelnen Tragwalze zur Optimierung des Wickelergebnisses in Abhängigkeit der nachfolgend genannten Größen bestimmt werden:

  • – Verteilung der Wickellast (VWL)
  • – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Tragwalze (6)
  • – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Wickelrolle (3).
  • – erforderliche Drehmomentenkomponente zur Kompensation der im zweiten Wickelspalt erfassten Störgrößen
In a further, advantageously configured method, the required torque to be set of a single support roller can be determined in order to optimize the winding result as a function of the variables mentioned below:
  • - distribution of the winding load (VWL)
  • Required torque component for acceleration compensation (BK) of the support roller ( 6 )
  • Required torque component for acceleration compensation (BK) of the winding roll ( 3 ).
  • - Required torque component for compensation of the detected in the second winding gap disturbances

Werden die Störgrößen und damit ihr negativer Einfluss auf das Wickelergebnis direkt an ihrem Entstehungsort erfasst und ist es über eine Regeleinrichtung möglich, direkt mit entsprechenden Korrekturen zu reagieren, können auch diese Einflüsse als momentan definiert bezeichnet werden. Auch damit ist eine Reproduzierbarkeit des Wickelvorgangs und folglich auch der zu erwartenden Wickelergebnisse gewährleistet.Become the disturbances and thus their negative influence on the winding result directly at their place of origin captured and is it over a control device possible, can also respond directly with appropriate corrections these influences be defined as currently defined. Also with that is a reproducibility the winding process and consequently also the expected winding results guaranteed.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung unterscheiden sich die zur Steuerung/Regelung, insbesondere zur Feinsteuerung/Feinregelung der ersten Tragwalze und der zweiten Tragwalze verwendeten Regler in mindestens einer Funktionskomponente. Dies ist beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn auch eine zeitliche Entkoppelung der durch die einzelnen Regeleinrichtungen hervorzurufenden Prozessreaktionen gewünscht ist.In a particularly advantageous embodiment, the differ for control / regulation, in particular for fine control / fine regulation the first support roller and the second support roller used regulator in at least one functional component. This is for example then particularly advantageous, although a temporal decoupling the process reactions to be caused by the individual control devices required is.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Wesentlichen durch eine übergeordnete Steuerung/Regelung charakterisiert, welche mit den einzelnen Steuerungen/Regelungen der einzelnen Tragwalzen gekoppelt ist und für diese die Eingangsgrößen vorgibt, insbesondere die Sollwerte für die Drehzahlen und Drehmomente an den einzelnen Tragwalzen in Abhängigkeit einer konkreten Leistungsanforderungsvorgabe. Dabei sind die Steuerungen/Regelungen der einzelnen Tragwalzen selbst frei von einer Kopplung miteinander, d. h. an der zweiten Tragwalze zugeordneten Steuerung/Regelung ist insbesondere auch kein Eingang für die Vorgabe eines Istwertes der die Antriebsverhältnisse der ersten Tragwalze beschreibenden Größen vorgesehen.The inventive device is essentially a parent Control / regulation characterized, which with the individual controls / regulations is coupled to the individual support rollers and specifies the input variables for them, in particular the setpoints for the speeds and torques at the individual support rollers in dependence a concrete performance requirement specification. Here are the controls the individual support rollers themselves free of a coupling with each other, d. H. is at the second support roller associated control / regulation in particular also no entrance for the specification of an actual value of the driving conditions of the first support roller descriptive Sizes provided.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The solution according to the invention explained below with reference to figures. This is in detail The following is shown:

1 verdeutlicht beispielhaft den Grundaufbau einer Tragwalzenrollenschneidmaschine; 1 exemplifies the basic structure of a carrier roll cutting machine;

2 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung die Wickelproblematik in einer Tragwalzenrollenschneidmaschine gemäß 1; 2 illustrates in a simplified schematic representation of the winding problem in a carrier roll according to 1 ;

3 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen Steuerung. 3 illustrates in a schematic simplified representation of the basic structure and the basic function of a controller according to the invention.

4 zeigt in schematischer Darstellung die in ein Verlaufsdiagramm qualitativ übertragene Wickelproblematik 4 shows a schematic representation of the qualitatively transmitted in a history diagram winding problem

Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau und die Funktion einer Vorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn M auf eine Wickelhülse 2 unter Ausbildung einer so genannten Wickelrolle 3 in einer Tragwalzenrollenschneidmaschine 9 nach Abwicklung einer Materialbahn MG mit einer vordefinierten Breite von einer Materialbahnrolle 11 unter Trennung und Aufteilung in Materialteilbahnen vordefinierter Breiten. Die Vorrichtung 1 zum Aufwickeln von Materialbahnen ist als Tragwalzenwickelvorrichtung 4 ausgebildet. Diese umfasst zumindest zwei achsparallel zueinander angeordnete Tragwalzen 5 und 6 zur Abstützung der Wickelhülse 2 und nach Aufwicklung einer Materialbahn M auf diese der Abstützung der so gebildeten Wickelrolle 3 unter Ausbildung von Wickelspalten 7 und 8. Zur Verdeutlichung ist hier ein Koordinatensystem an die Tragwalzenrollenschneidvorrichtung 9 angelegt, wobei die X-Richtung die Maschinenrichtung und auch die Führungsrichtung für die Materialbahn M beim Ab- und Aufwickeln charakterisiert. Die Y-Richtung entspricht der Richtung senkrecht zu dieser und beschreibt die Breite der Tragwalzenrollenschneidvorrichtung 9. In dieser Richtung erstrecken sich auch die Längsachsen der Materialbahnrolle 11 und der Wickelrolle 3. Die Z-Richtung beschreibt die Höhenrichtung. Eine derartige Tragwalzenrollenschneidvorrichtung 9 ist dadurch charakterisiert, dass diese eine Vorrichtung 10 zum Abwickeln einer Materialbahnrolle 11 umfasst. Von dieser wird die Materialbahn MG in Umfangsrichtung unter Verdrehen der Wickelrolle 11 abgewickelt und in einer dieser nachgeordneten Einrichtung 12 zum Trennen einer Materialbahn, hier der von der Materialbahnrolle 11 abgewickelten Materialbahn MG in zumindest zwei Materialteilbahnen vordefinierter Breite unterteilt, welche nach Unterteilung einer Vorrichtung 1 zum Aufwickeln von Materialbahnen M zur Ausbildung der Wickelrollen 3 zugeführt werden. Die Einrichtung 12 umfasst dazu zumindest eine Schneidstation 13, die verschiedenartig ausgebildet sein kann. Denkbar sind Ausführungen mit rotierenden oder ruhend an die Materialbahn MG anstellbaren Trennelementen. An die Schneidstation 13 schließt sich hier in Maschinenrichtung eine Einrichtung 22 zur Separierung der einzelnen Materialteilbahnen und Zuführung zu einzelnen Wickelstationen der Vorrichtung 1 zum Aufwickeln der einzelnen Materialteilbahnen an. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine Aufwickelstation. Ferner ist in 1 der Vorrichtung 10 zum Abwickeln einer Materialbahnrolle 11 eine Vorrichtung zum Verkleben von Materialbahnenden nachgeordnet, um den Wickelprozess kontinuierlich ausführen zu können.The 1 illustrates in a schematic simplified representation of the structure and function of a device 1 for winding a material web M on a winding tube 2 forming a so-called winding roll 3 in a carrier rolls reel slitter 9 after processing a material web MG with a predefined width of a web roll 11 under separation and division into partial material webs of predefined widths. The device 1 for winding webs of material is as a carrier roll winding device 4 educated. This comprises at least two axially parallel to each other arranged support rollers 5 and 6 for supporting the winding tube 2 and after winding a material web M on this the support of the winding roll thus formed 3 under formation of winding nips 7 and 8th , For clarification, here is a coordinate system to the carrier roll cutting device 9 applied, wherein the X-direction characterizes the machine direction and also the guide direction for the material web M during unwinding and winding. The Y direction corresponds to the direction perpendicular to this and describes the width of the carrier roller cutter 9 , In this direction, the longitudinal axes of the web roll extend 11 and the winding roll 3 , The Z direction describes the height direction. Such a carrier roll cutting device 9 is characterized by being a device 10 for unwinding a web roll 11 includes. From this, the material web MG in the circumferential direction with rotation of the winding roll 11 settled and in one of these subordinate institution 12 for separating a material web, here of the web roll 11 unwound material web MG divided into at least two partial material webs of predefined width, which after subdivision of a device 1 for winding material webs M to form the bobbins 3 be supplied. The device 12 includes at least one cutting station 13 , which can be designed in various ways. Conceivable are versions with rotating or resting on the material web MG engageable separating elements. To the cutting station 13 closes here in the machine direction a device 22 for separating the individual material webs and feeding to individual winding stations of the device 1 for winding the individual material partial webs. The device 1 comprises at least one winding station. Furthermore, in 1 the device 10 for unwinding a web roll 11 arranged downstream of a device for bonding material web ends in order to carry out the winding process continuously.

Die 2 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung das Grundprinzip eines kombinierten Ab- und Aufwickelvorganges in einer Tragwalzenrollenschneidvorrichtung 9. Erkennbar ist hier die Materialbahnrolle 11, von welcher die Materialbahn MG abgerollt wird. Diese wird auch als Mutterrolle bezeichnet. Die Materialbahn MG wird von dieser in voller Breite einer Einrichtung 12 zum Trennen zur Unterteilung in Materialteilbahnen M zugeführt und die einzelnen Materialteilbahnen als Materialbahnen M von dieser zur Vorrichtung 1 zum Aufwickeln von Materialbahnen auf eine Wickelhülse 2, insbesondere der einzelnen Materialteilbahnen auf jeweils eine Wickelhülse unter Ausbildung einer Wickelrolle 3 geführt. Zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Ab- und Aufwickelvorganges mit optimalen Wickelergebnis ist es erforderlich, dass der Bahnzug der Materialbahn zwischen der Abwicklung und der Aufwicklung im Wesentlichen konstant ist, damit keine Beschädigungen an der Materialbahn auftreten. Auf einen nicht gleichmäßigen Bahnzug zurückzuführende Wickelfehler können sich beispielsweise in Rissen oder Faltenbildung widerspiegeln und auch entsprechende Folgeschäden verursachen. Ab- und Aufwickelungsprozess sind aneinander anzupassen. Dabei gibt die Aufwicklung insbesondere die Prozessgeschwindigkeit vor, während sich das in der Aufwicklung einzustellende Drehmoment im Wesentlichen an den in der Abwicklung herrschenden Bedingungen orientieren muss. Jeder der einzelnen Vorrichtungen zum Abwickeln 10 und zum Aufwickeln 1 ist dazu eine entsprechende Steuerung/Regelung, hier eine Steuerung/Regelung 14 der Vorrichtung 10 zum Abwickeln und eine Steuerung/Regelung 16 der Vorrichtung 1 zum Aufwickeln zugeordnet, denen vorzugsweise eine diesen übergeordnete Steuerung/Regelung 15 vorgeschaltet ist. Die Aufgaben der beiden Steuerungen/Regelungen 14, 16 und der übergeordneten Steuerung/Regelung 15 können auch von einer gemeinsamen Steuerung/Regelung gebildet werden, welche als Hauptsteuerung für den kombinierten Abwickel-/Schneid- und Aufwickelprozess gilt.The 2 illustrates in a schematic simplified representation of the basic principle of a combined unwinding and Aufwickelvorganges in a carrier roll cutting device 9 , Visible here is the web roll 11 from which the material web MG is unrolled. This is also called a mother role. The material web MG is from this full width of a device 12 for separation for subdivision into material webs M supplied and the individual material sub-webs as material webs M of this to the device 1 for winding webs of material on a winding tube 2 , In particular, the individual material webs each have a winding tube to form a winding roll 3 guided. To ensure a continuous unwinding and winding process with optimum winding results, it is necessary that the web tension of the material web between the unwinding and the winding is substantially constant so that no damage to the material web occurs. Winding faults attributable to a non-uniform web tension may, for example, be reflected in cracks or wrinkles and also cause corresponding consequential damage. Unwinding and winding process are to be adapted to each other. In particular, the winding predetermines the process speed, while the torque to be set in the winding must essentially be based on the conditions prevailing in the development. Each of the individual unwinding devices 10 and for winding up 1 is a corresponding control / regulation, here a control / regulation 14 the device 10 for unwinding and a control / regulation 16 the device 1 assigned for winding, which preferably has a higher-level control / regulation 15 upstream. The tasks of the two controllers / regulations 14 . 16 and the higher-level control / regulation 15 can also be formed by a common control, which is considered as the main control for the combined unwinding / cutting and winding process.

Unter einer Steuerung/Regelung werden die Gesamtheit der zur Ausführung von Steuerungs-/Regelungsaufgaben erforderlichen Funktionskomponenten und deren Verknüpfungen verstanden. Dazu gehören Steuergeräte, Regler, Einrichtungen zur Erfassung von Istwerten, Störgrößen und Stelleinrichtungen sowie deren Verbindungen untereinander.Under a control / regulation, the entirety of the execution of Control tasks required functional components and their links Understood. This includes Control devices, Controllers, devices for the acquisition of actual values, disturbance variables and Control devices and their connections with each other.

Die der Vorrichtung 1 zugeordnete Steuerung/Regelung 16 dient der Ansteuerung der Antriebe der einzelnen Tragwalzen 5 und 6. Dazu werden über diese Stellgrößen Y5 und Y6 den einzelnen Tragwalzen 5, 6 vorgegeben und an den Stelleinrichtungen der diesen zugeordneten Antriebe eingestellt. Vorzugsweise ist jeder der Tragwalzen 5 und 6 eine eigene Steuerung und/oder Regelung 17 beziehungsweise 18 zugeordnet. Die in Drehrichtung der Wickelrolle 3 am Außenumfang dieser den zweiten Wickelspalt 8 bildende zweite Tragwalze 6 ist immer über die Wickelrolle 3 mit der ersten Tragwalze 5 mechanisch gekoppelt. Die Verhältnisse im von der Vorrichtung 1 gebildeten Aufwickelbereich sind wesentlich von der Sollwertvorgabe für die Aufwickelgeschwindigkeit sowie der Abwicklung in der Vorrichtung 10 und den Verhältnissen bei der Materialbahnführung abhängig. Um eine kontinuierliche Betriebsweise frei von Störungen im Grundsatz zu ermöglichen, bestimmt die gewünschte Aufwickelgeschwindigkeit an der Vorrichtung 1 die Abwickelgeschwindigkeit an der Vorrichtung 1. Die erforderliche Antriebsleistung der Vorrichtung 10, insbesondere der Tragwalzen 5, 6 wird entsprechend eines Lastverteilungsfaktors auf die beiden Tragwalzen 5, 6 aufgeteilt. In den Ausführungen gemäß dem Stand der Technik wurde die erforderliche Antriebsleistung über die Ansteuerung beider Tragwalzen 5, 6 als Einheit eingestellt, wobei der Antrieb der zweiten Tragwalze 6 in Abhängigkeit der Istgrößen des Antriebes der ersten Tragwalze 5 gesteuert wurde. Dies hat jedoch auch bei konstanter Maschinengeschwindigkeit, welche der Geschwindigkeit der Materialbahnbewegung entspricht, beim Auftreten von Bahnzugsschwankungen dazu geführt, dass sich aufgrund der an der Tragwalze 5 einstellenden Istwerte in Reaktion auf diese an der zweiten Tragwalze 6 keine stabilen Verhältnisse im Wickelbett infolge einer ständigen Schwankung des einzustellenden Drehmomentes an der zweiten Tragwalze 6 einstellen konnten, was negativ in Bezug auf das Aufwickelergebnis war. Um die durch die Wickelrolle 3 erzeugte mechanische Kopplung der beiden Tragwalzen 5, 6 frei von diesen Einflüssen zu halten, arbeiten erfindungsgemäß die beiden Steuerungen/Regelungen 17 und 18, ungeachtet der ihnen vorzugsweise vorgeschalteten, übergeordneten Steuerung/Regelung 16 regelungstechnisch eigenständig, dass heißt es findet kein Datenaustausch auf gleichem Niveau statt. Der Antrieb der Tragwalze 5 und der Antrieb der Tragwalze 6 erfolgen erfindungs gemäß unabhängig voneinander, wobei ausgenutzt wird, dass aufgrund der mechanischen Kopplung sich die Bewegung der zweiten Tragwalze 6 an die der ersten angleicht. Damit können starke Schwankungen vermieden werden. Auf diese Weise lässt sich die, für die Wickelqualität ausschlaggebende und mit zunehmend hoher Prozess- bzw. Wickelgeschwindigkeit immer diffiziler werdende Feinregelung der einzelnen Tragwalzen gut bewerkstelligen, da auf die jeweilige Reglung ausschließlich für sie wesentliche Größen Einfluss nehmen -sodass die Grundlage für eine reaktionsfähige Signalverarbeitung geschaffen ist.The device 1 assigned control / regulation 16 serves to control the drives of the individual support rollers 5 and 6 , These are the manipulated variables Y5 and Y6 the individual support rollers 5 . 6 predetermined and adjusted to the adjusting devices of these associated drives. Preferably, each of the support rollers 5 and 6 a separate control and / or regulation 17 respectively 18 assigned. The in the direction of rotation of the winding roll 3 on the outer circumference of this the second winding nip 8th forming second support roller 6 is always about the winding roll 3 with the first carrier roll 5 mechanically coupled. The relationships in from the device 1 formed winding area are significantly dependent on the setpoint specification for the winding speed and the settlement in the device 10 and the conditions in the web guide dependent. To a continuous operation To allow free from interference in principle determines the desired winding speed of the device 1 the unwinding speed at the device 1 , The required drive power of the device 10 , in particular the support rollers 5 . 6 is a load distribution factor on the two support rollers 5 . 6 divided up. In the embodiments according to the prior art, the required drive power was via the control of both support rollers 5 . 6 set as a unit, wherein the drive of the second support roller 6 depending on the actual sizes of the drive of the first support roller 5 was controlled. However, this has also led to a constant machine speed, which corresponds to the speed of the material web movement, the occurrence of Bahnzugsschwankungen that due to the on the support roller 5 adjusting actual values in response to these at the second support roller 6 no stable conditions in the winding bed due to a constant fluctuation of the torque to be set on the second support roller 6 which was negative in relation to the winding result. To the through the winding roll 3 generated mechanical coupling of the two support rollers 5 . 6 keep free from these influences, according to the invention operate the two controls / regulations 17 and 18 irrespective of their superior upstream control 16 independently of the control technology, that means there is no data exchange at the same level. The drive of the carrier roll 5 and the drive of the support roller 6 be carried out according to Invention independently, taking advantage of the fact that due to the mechanical coupling, the movement of the second support roller 6 to which the first one equates. This avoids strong fluctuations. In this way, the, for the winding quality crucial and increasingly difficult process or winding speed increasingly difficult fine control of the individual support rollers can do well, since the relevant regulation exclusively for them to take into account significant variables --sodass the basis for a responsive signal processing is created.

Im Einzelnen wird die erfindungsgemäße Steuerung/Regelung beispielhaft wie in 3 dargestellt, realisiert.In detail, the control according to the invention is exemplified as in 3 shown, realized.

3 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Ausführung der einzelnen Steuerungen/Regelungen 17, 18 mit der ihnen übergeordneten Steuerung/Regelung 16. Dieser werden Sollwerte XE-soll der die Aufwicklung wenigstens mittelbar beschreibenden Größen zugeführt. Der einzelne Sollwert XE-soll, insbesondere für die Sollgeschwindigkeit vsoll, kann dabei direkt vorgegeben werden. Weitere Sollwerte, insbesondere der Sollwert für den Bahnzug Bsoll kann aus den Istwerten von den Abwickelprozess charakterisierenden Größen abgeleitet werden. Die den Abwickelvorgang wenigstens mittelbar beschreibenden Größen werden beispielhaft mittels Einrichtungen 23 zur Erfassung dieser, wie beispielsweise in 2 die Einrichtung zur Erfassung eines Bahnzugwertes ermittelt. Ferner ist es denkbar, diese aus der, der Vorrichtung 10 zum Abwickeln zugeordneten Steuerung/Regelung 14 bereitzustellen. Aus diesen Größen werden die zur Ansteuerung der einzelnen Tragwalzen 5, 6 erforderlichen Sollgrößen XEsoll-5, XEsoll-6 in 16 bestimmt und den jeweiligen Steuerungen/Regelungen 17, 18 der einzelnen Tragwalzen 5, 6 zugeführt. 3 illustrates in schematic simplified representation of an execution of the individual controls / regulations 17 . 18 with the higher-level control / regulation 16 , These setpoint values XE-soll are fed to the variables that describe the winding, at least indirectly. The single setpoint XE should, particularly for the set speed to v, it can be determined directly. Further setpoint values, in particular the setpoint value for the web tension B soll, can be derived from the actual values of variables characterizing the unwinding process. The variables describing the unwinding process at least indirectly are exemplified by means 23 to capture these, such as in 2 the means for detecting a Bahnzugwertes determined. Furthermore, it is conceivable that these from the, the device 10 for unwinding associated control / regulation 14 provide. These sizes are used to control the individual support rollers 5 . 6 required nominal values XE soll-5 , XE soll-6 in 16 determined and the respective controls / regulations 17 . 18 the individual support rollers 5 . 6 fed.

Die erforderliche Antriebsleistung Psoll der Vorrichtung 1 ergibt sich im Wesentlichen aus den, die gewünschten Verhältnisse im Aufwickelbereich 1 wenigstens mittelbar beschreibenden Größen. Als diese werden dabei die Geschwindigkeit vsoll sowie die den Bahnzug Bsoll in diesem Bereich wenigstens mittelbar beschrei benden Größen angesehen. Letzterer ergibt sich vorzugsweise aus dem Ist-Wert des Bahnzuges Bist nach dem Abwickeln von der Materialbahnrolle 11. Um gleiche Wickelverhältnisse und keine Faltenbildung oder ein Reißen zu erzielen, ist der Bahnzug beim Aufwickeln auf den des Abwickelns abgestimmt, insbesondere entspricht der Ist-Wert beim Abwickeln dem Sollwert auch beim Aufwickeln. Aus diesen Sollwerten ergibt sich eine erforderliche Antriebsleistung Psoll, welche von den Tragwalzen 5, 6 aufzubringen ist. Entsprechend eines Lastverteilungsfaktors LVF, der im Wesentlichen von der Lage und Ausführung der einzelnen Tragwalzen 5, 6, aber auch von dem zu wickelnden Material und auch von der Wickelgröße abhängig ist, wird die erforderliche Antriebsleistung auf die einzelnen Tragwalzen 5, 6 aufgeteilt, wodurch sich die in den einzelnen Wickelspalten 7, 8 vorherrschenden Kräfte bestimmen. Dazu werden in der übergeordneten Steuerung/Regelung 16 die Sollwerte der Eingangsgrößen XEsoll-5, XEsoll-6 für die einzelnen Steuerungen/Regelungen 17, 18 der einzelnen Tragwalzen 5, 6 unter Berücksichtigung weiterer Einflussparameter bestimmt. Als Sollwerte der Eingangsgrößen XEsoll-5, XEsoll-6 werden die Drehmomentsollwerte Msoll-5 und Msoll-6 für die einzelnen Tragwalzen 5 und 6 sowie die Drehzahlsollwerte für den Antrieb der einzelnen Tragwalzen 5 und 6, hier nsoll-5 und nsoll-6 angesehen. Diese Größen werden als Eingangsgrößen XEsoll-5 und XEsoll-6 den einzelnen Steuer- und Regelungen 17 und 18 für die Tragwalzen 5 und 6 zugeführt, welche auch Bestandteil der übergeordneten Steuerung 16 sein können. Dabei erfolgt die Sollwertvorgabe für die zweite Tragwalze 6, insbesondere die Sollwertvorgabe für ein Drehmoment Msoll-6 frei von einer Berücksichtigung der durch die erste Tragwalze 5 vorgegebenen Antriebssituation. Die zweite Tragwalze 6 wird somit unabhängig von der ersten Tragwalze 5 entsprechend den sich aus den vorgegebenen Sollwerten vsoll für die einzustellende Bahngeschwindigkeit und damit Wickelgeschwindigkeit, den Lastverteilungsfaktor LVF sowie dem Sollwert für den Bahnzug Bsoll separat angesteuert. Der Antrieb der zweiten Tragwalze 6 erfolgt damit entkoppelt vom Antrieb an der ersten Tragwalze 5 lediglich nur in Abhängigkeit der übergeordneten Sollwertvorgaben XE-soll. Im Einzelnen werden bei der Bestimmung der Sollwerte für die Momente Msoll-5 und Msoll-6 der einzelnen Tragwalzen 5, 6, die sich auf die Sollwerte auswirkenden Randbedingungen mit berücksichtigt. Die erforderlichen Momente Msoll-5 und Msoll-6 können dabei jeweils als Funktionen des Lastverteilungsfaktors LVF, der erforderlichen Beschleunigung Δv/Δt unter Berücksichtigung der Trägheitsmomente T5, T6 der einzelnen Tragwalzen 5, 6, der die Wickelrolle 3 wenigstens mittelbar beschreibenden Parameter, insbesondere XE-3, wie beispielsweise der Wickeldurchmesser, ermittelt werden. Dabei ergibt sich aus dem erforderlichen Bahnzugsollwert Bsoll und dem Lastverteilungsfaktor LVF die Verteilung der Wickellast WLV. Ferner berücksichtigt werden Drehmomentkomponenten zur Beschleunigungskompensation BK an der jeweiligen Tragwalze 5, 6 aufgrund der Trägheitsmomente der Tragwalzen T5, T6, der Trägheitsmomente durch die Wickelrolle 3 sowie der Reibung im Wickelspalt 7, 8 zwischen der einzelnen Tragwalze 5, 6 und der Wickelrolle 3.The required drive power P is the device 1 essentially results from the, the desired conditions in the take-up area 1 at least indirectly descriptive quantities. As these are the speed v should and the train B is considered in this area at least indirectly beschrei Benden sizes. The latter results preferably from the actual value of the web tension B is after unwinding from the material web roll 11 , In order to achieve the same winding conditions and no wrinkling or tearing, the web tension is matched during winding to that of the unwinding, in particular, the actual value during unwinding corresponds to the desired value during winding. From these nominal values results in a required drive power P soll , which of the support rollers 5 . 6 is to raise. Corresponding to a load distribution factor LVF, which essentially depends on the position and design of the individual support rollers 5 . 6 , But also depends on the material to be wound and on the winding size, the required drive power is on the individual support rollers 5 . 6 divided, resulting in the individual winding nips 7 . 8th determine prevailing forces. These are in the higher-level control / regulation 16 the setpoint values of the input variables XE soll-5 , XE soll-6 for the individual controls 17 . 18 the individual support rollers 5 . 6 determined taking into account further influencing parameters. The target values of the input variables XE soll-5 , XE soll-6 are the nominal torque values M soll-5 and M soll-6 for the individual carrier rolls 5 and 6 as well as the speed setpoints for the drive of the individual carrier rollers 5 and 6 , here n -5 and n soll-6 are considered. These variables are intended as inputs XE -5 and XE -6 to the individual controls 17 and 18 for the carrier rolls 5 and 6 which is also part of the higher-level control 16 could be. In this case, the setpoint specification for the second carrier roll takes place 6 , In particular, the setpoint specification for a torque M des -6 free of consideration by the first support roller 5 given drive situation. The second carrier roll 6 thus becomes independent of the first carrier roll 5 according to from the predetermined desired values to be set for the v Bahngeschwindig Speed and thus winding speed, the load distribution factor LVF and the setpoint for the train B should be controlled separately. The drive of the second support roller 6 takes place decoupled from the drive to the first support roller 5 only dependent on the higher-level setpoint specifications XE-soll. Specifically, when determining the setpoint values for the moments M soll-5 and M soll-6 of the individual support rollers 5 . 6 , which takes into account the boundary conditions affecting the setpoints. The required torques M soll-5 and M soll-6 can each be used as functions of the load distribution factor LVF, the required acceleration .DELTA.v / .DELTA.t taking into account the moments of inertia T5, T6 of the individual support rollers 5 . 6 who has the winding roll 3 at least indirectly descriptive parameters, in particular XE-3, such as the winding diameter, are determined. In this case, the distribution of the winding load WLV results from the required web tension setpoint B soll and the load distribution factor LVF. Also taken into account are torque components for acceleration compensation BK on the respective support roller 5 . 6 due to the moments of inertia of the support rollers T5, T6, the moments of inertia through the winding roll 3 as well as the friction in the winding nip 7 . 8th between the individual support roller 5 . 6 and the winding roll 3 ,

Aus dem Geschwindigkeitssollwert vsoll für die Wickelgeschwindigkeit beziehungsweise die Bahngeschwindigkeit ergeben sich jeweils Drehzahlsollwerte nsoll_5 und nsoll-6 für die beiden Tragwalzen 5 und 6. Die Sollwerte nsoll-5 und nsoll-6 für die Drehzahlen werden in der Steuerung/Regelung 17 beziehungsweise 18 einem so genannten Drehzahlregler zugeführt, der Sollwert für die Drehzahl nsoll-5 einem Drehzahlregler 20 für die erste Tragwalze 5 und nsoll-6 einem Drehzahlregler 21 für die zweite Tragwalze 6. Die aktuellen Istwerte nist-5 und nist-6 an den einzelnen Tragwalzen 5, 6 werden ermittelt und ebenfalls dem Drehzahlregler 20, 21 zugeführt, wobei entsprechend der Ausführungen der Drehzahlregler eine Nachführung erfolgen kann. Jeweils aus dem Drehzahl-Istwert und dem Drehzahl-Sollwert dem Drehzahlregler zugeführte Wert und der dadurch über den Drehzahlregler bestimmte Wert ergibt sich dann der Drehmomentsollwert, der eingesteuert wird.The speed setpoint v soll for the winding speed or the web speed results in respective speed setpoints n soll_5 and n soll-6 for the two carrier rollers 5 and 6 , The setpoints n soll-5 and n soll-6 for the speeds are in the control / regulation 17 respectively 18 fed to a so-called speed controller, the setpoint for the speed n soll-5 a speed controller 20 for the first carrier roll 5 and n soll-6 a speed controller 21 for the second carrier roll 6 , The current actual values n is -5 and n is -6 at the individual carrier rollers 5 . 6 are determined and also the speed controller 20 . 21 supplied, wherein according to the embodiments of the speed controller tracking can be done. The value supplied to the speed controller from the actual speed value and the speed setpoint in each case and the value thus determined via the speed controller then results in the torque setpoint which is input.

Im Allgemeinen werden somit auf der Basis der Sollwerte für die Geschwindigkeit im übergeordneten Rechner, die Drehmomentkomponenten zur Reibungs- und Beschleunigungskompensation der einzelnen Tragwalzen 5, 6 sowie das Drehmoment zur Beschleunigungskompensation der Materialbahnrollen berechnet. Das für den vorgegebenen Bahnzugsollwert Bsoll erforderliche Drehmoment wird entsprechend einem Lastverteilungsfaktor LVF auf die Antriebe der Tragwalzen 5, 6 aufgeteilt. Daraus ergibt sich für die Tragwalze 5 aus der Auswertung dieser Signale das Signal für eine Drehmomentvorsteuerung. Aus dem Ausgangssignal des Drehzahlreglers 20 der Tragwalze 1, welches aufaddiert wird, wird im Ergebnis der Drehmomentsollwert Msoll-5 für die Tragwalze 5 vorgegeben. Der Drehzahlregler 20 sorgt durch Anpassen seines Ausgangssignals dafür, dass der Antrieb der Tragwalze 5 dem Drehzahlsollwert nsoll-5 folgt. Das heißt, es wird der Ist-Wert nist-5 der Drehzahl entsprechend dem Sollwert nsoll-5 eingestellt. Der Antrieb der Tragwalze 5 erfolgt somit drehzahlgeregelt.In general, based on the setpoint values for the speed in the higher-level computer, the torque components therefore become the friction and acceleration compensation of the individual carrier rollers 5 . 6 and calculates the torque for acceleration compensation of the web rolls. The torque required for the specified web tension setpoint B is applied to the drives of the support rollers in accordance with a load distribution factor LVF 5 . 6 divided up. This results for the carrier roll 5 from the evaluation of these signals, the signal for a torque precontrol. From the output signal of the speed controller 20 the carrier roll 1 which is added up becomes the result of the torque command value M soll-5 for the carrier roll 5 specified. The speed controller 20 By adjusting its output signal ensures that the drive of the support roller 5 the speed setpoint n soll-5 follows. That is, the actual value n ist-5 of the rotational speed is set in accordance with the target value n soll-5 . The drive of the carrier roll 5 is thus speed controlled.

Der Antrieb der Tragwalze 6 erfolgt demgegenüber drehmomentengeregelt.The drive of the carrier roll 6 In contrast, torque-controlled.

Die 4 verdeutlicht anhand eines Geschwindigkeits- beziehungsweise Drehzahl/Zeitdiagramms die sich beim Aufwickeln einstellende Wickelproblematik beim Antrieb der einzelnen Tragwalzen 5, 6 aufgrund von Bahnzugsschwankungen. Erkennbar ist ein erster Bereich I, der der Anlauf- beziehungsweise Beschleunigungsphase der Vorrichtung 1 entspricht, der Bereich III, welcher einer Verzögerungs- oder Abbremsphase entspricht und der dazwischen liegende Bereich II, der dem eigentlichen kontinuierlichen Aufwickelbetrieb bei nahezu konstanter Maschinengeschwindigkeit entspricht. Die Kennlinie IV verdeutlicht dabei den tatsächlichen Drehzahlverlauf an den beiden Tragwalzen 5, 6.The 4 clarified by means of a speed or speed / time diagram adjusting the winding problem during winding when driving the individual support rollers 5 . 6 due to web tension fluctuations. Visible is a first region I, the start-up or acceleration phase of the device 1 corresponds, the region III, which corresponds to a deceleration or deceleration phase and the intermediate region II, which corresponds to the actual continuous winding operation at a nearly constant machine speed. The curve IV illustrates the actual speed curve at the two support rollers 5 . 6 ,

11
Vorrichtung zum Aufwickeln von Materialbahnencontraption for winding material webs
22
Wickelhülsemandrel
33
Wickelrollereel
44
TragwalzenwickelvorrichtungTwo-drum winder
55
Tragwalzeking roll
66
Tragwalzeking roll
77
Wickelspaltwinding gap
88th
Wickelspaltwinding gap
99
TragwalzenrollenschneideinrichtungCarrier roll slitter
1010
Vorrichtung zum Abwickeln von Materialbahnrollencontraption for unwinding material web rolls
1111
Wickelrollereel
1212
Einrichtung zum Trennen von MaterialbahnenFacility for separating material webs
1313
Schneidstationcutting station
1414
Steuerung/RegelungControl / regulation
1515
Steuerung/RegelungControl / regulation
1616
Steuerung/RegelungControl / regulation
1717
Steuerung/RegelungControl / regulation
1818
Steuerung/RegelungControl / regulation
2020
DrehzahlregelungSpeed control
2121
DrehzahlregelungSpeed control
2222
Einrichtung zur SeparierungFacility for separation
2323
Einrichtung zur ErfassungFacility for recording
vsoll v should
Wert Geschwindigkeitvalue speed
Bsoll B should
Sollwert Bahnzugsetpoint Train
LVFLVF
LastverteilungsfaktorLoad distribution factor
VWLEconomics
WickellastverteilungWinding load distribution
BKBK
Beschleunigungskompensationacceleration compensation
T5T5
Trägheitsmoment der Tragwalze 5 Moment of inertia of the carrier roll 5
T6T6
Trägheitsmoment der Tragwalze 6 Moment of inertia of the carrier roll 6
nist-5 n is -5
Istwert für die Drehzahl an der Tragwalze 5 Actual value for the speed at the support roller 5
nist-6 n is -6
Istwert für die Drehzahl an der Tragwalze 6 Actual value for the speed at the support roller 6
Msoll-5 M soll-5
Sollwert für das Drehmoment an der Tragwalze 5 Setpoint for the torque at the support roller 5
Msoll-6 M soll-6
Sollwert für das Drehmoment an der Tragwalze 6 Setpoint for the torque at the support roller 6
nsoll-5 n should-5
Sollwert für die Drehzahl an der Tragwalze 5 Setpoint for the speed at the support roller 5
nsoll-6 n should-6
Sollwert für die Drehzahl an der Tragwalze 6 Setpoint for the speed at the support roller 6
XE-3XE-3
Eingangsgrößen, die Eigenschaften der Wickelrolle 3 betreffendInput variables, the properties of the winding roll 3 concerning
XEsoll-5 XE shall-5
Eingangsgröße der Steuerung/Regelung für die Tragwalze 5 Input value of the control / regulation for the carrier roller 5
XEsoll-6 XE should-6
Eingangsgröße für die Steuerung/Regelung der Tragwalze 6 Input variable for the control / regulation of the carrier roller 6
B8 B 8
Im Wickelspalt 8 auftretende StörgrößenIn the winding nip 8th occurring disturbances
I, II, IIII, II, III
Betriebsphasenoperating phases
IVIV
DrehzahlkennlinieSpeed characteristic

Claims (8)

Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer Vorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (M) auf eine Wickelhülse (2) zu einer Wickelrolle (3) in Rollenschneidmaschinen (9) nach dem Längsschneiden einer von einer Vorrichtung (10) zum Abwickeln abgewickelten Materialbahn (MG), umfassend zwei achsparallel zueinander angeordnete, antreibbare Tragwalzen (5, 6) zur Abstützung der Wickelrolle (3) unter Ausbildung zweier Wickelspalte (7, 8), wobei im ersten Wickelspalt (7) die Materialbahn (M) zur Wickelrolle (3) unter zumindest teilweiser Umschlingung der ersten Tragwalze (5) geführt wird und die der ersten Tragwalze (5) in Materialbahnlaufrichtung nachgeordnete zweite Tragwalze (6) frei von einer Umschlingung durch die Materialbahn ist und bei welchem in Abhängigkeit wenigstens eines Sollwertes einer die erforderliche Leistung (Psoll) der Vorrichtung (1) zum Aufwickeln wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe die Antriebe der einzelnen Tragwalzen (5, 6) vorgesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der zweiten Tragwalze (6) unabhängig von einer Berücksichtigung von Istwerten der das Antriebsverhalten der ersten Tragwalze (5) wenigstens mittelbar beschreibenden Größen feingesteuert/feingeregelt wird.Method for optimizing the operation of a device ( 1 ) for winding a material web (M) on a winding tube ( 2 ) to a winding roll ( 3 ) in slitting machines ( 9 ) after slitting one of a device ( 10 ) unwound unwound material web (MG), comprising two axially parallel to each other, drivable support rollers ( 5 . 6 ) for supporting the winding roll ( 3 ) forming two winding gaps ( 7 . 8th ), wherein in the first winding nip ( 7 ) the material web (M) to the winding roll ( 3 ) under at least partial wrapping of the first carrier roll ( 5 ) and that of the first carrier roll ( 5 ) in the material web running direction downstream second support roller ( 6 ) is free of a wrap around the material web and in which, depending on at least one setpoint value, the required power (P soll ) of the device ( 1 ) for winding at least indirectly characterizing size the drives of the individual support rollers ( 5 . 6 ) are piloted, characterized in that the drive of the second support roller ( 6 ) regardless of consideration of actual values of the drive behavior of the first support roller ( 5 ) is at least indirectly descriptive sizes finely controlled / finely regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tragwalze (5) drehzahlgeregelt wird und die zweite Tragwalze (6) drehmomentgeregelt wird, wobei die Regelung des Drehmomentes an der zweiten Tragwalze (6) unabhängig von einer Berücksichtigung eines Istwertes der Drehzahl (nist-5) der ersten Tragwalze (5) ist.A method according to claim 1, characterized in that the first support roller ( 5 ) is speed controlled and the second carrier roll ( 6 ) is torque-controlled, wherein the regulation of the torque at the second support roller ( 6 ) regardless of consideration of an actual value of the rotational speed (n ist-5 ) of the first carrier roll ( 5 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Störgrößen (B8) im zweiten Wickelspalt (8) sensorisch erfasst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that disturbances (B 8 ) in the second winding gap ( 8th ) are sensory detected. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, die im zweiten Wickelspalt (8) erfassten Störgrößen (B8) zur Steuerung/Regelung, insbesondere zur Feinsteuerung/Feinregelung, Anwendung finden können.Method according to the preceding claim, characterized in that in the second winding nip ( 8th ) detected disturbance variables (B 8 ) for control / regulation, in particular for fine control / fine control, application can be found. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf das Drehmoment der zweiten Tragwalze (6) auswirkenden Prozessparameter auf die folgenden Einflüsse reduzieren lassen: – Verteilung der Wickellast (VWL) – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Tragwalze (6) – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Wickelrolle (3).Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the torque of the second support roller ( 6 ) can be reduced to the following effects: - distribution of the winding load (VWL) - required torque component for acceleration compensation (BK) of the support roller ( 6 ) - required torque component for acceleration compensation (BK) of the winding roll ( 3 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die auf das Drehmoment der zweiten Tragwalze (6) auswirkenden Prozessparameter auf die folgenden Einflüsse reduzieren lassen: – Verteilung der Wickellast (VWL) – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Tragwalze (6) – erforderliche Drehmomentkomponente zur Beschleunigungskompensation (BK) der Wickelrolle (3). – erforderliche Drehmomentenkomponente zur Kompensation der im zweiten Wickelspalt erfassten Störgrößen (B8)Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the torque of the second support roller ( 6 ) can be reduced to the following effects: - distribution of the winding load (VWL) - required torque component for acceleration compensation (BK) of the support roller ( 6 ) - required torque component for acceleration compensation (BK) of the winding roll ( 3 ). Required torque component for compensation of the disturbance variables detected in the second winding gap (B 8 ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Steuerung/Regelung, insbesondere zur Feinsteuerung/Feinregelung der ersten Tragwalze (5) und der zweiten Tragwalze (6) verwendeten Regler sich in mindestens einer Funktionskomponente unterschieden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the for control / regulation, in particular for fine control / fine control of the first support roller ( 5 ) and the second carrier roll ( 6 ) controllers differ in at least one functional component. Rollenschneidvorrichtung (9), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7, umfassend eine Vorrichtung (10) zum Abwickeln einer Materialbahn (MG), eine dieser nachgeordneten Einrichtung (12) zum Trennen der Materialbahn (MG) und zumindest eine Vorrichtung (1) zum Aufwickeln einer in der Einrichtung (12) abgetrennten Materialbahn (M) zu einer Wickelrolle (3), umfassend zwei achsparallel angeordnete und antreibbare Tragwalzen (5, 6), die mit der Wickelrolle (3) einen Wickelspalt (7, 8) bilden und eine den einzelnen Tragwalzen (5, 6) zugeordnete Steuerung/Regelung (17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der der zweiten Tragwalze (6) zugeordneten Steuerung/Regelung (18) frei von einer Kopplung mit einer Einrichtung zur Erfassung oder Vorgabe eines Istwertes der Drehzahl (nist-5) der ersten Tragwalze (6) ist.Slitter ( 9 ), in particular for carrying out the method according to one of claims 1-7, comprising a device ( 10 ) for unwinding a material web (MG), one of these downstream devices ( 12 ) for separating the material web (MG) and at least one device ( 1 ) for winding one in the facility ( 12 ) separated material web (M) to a winding roll ( 3 ), comprising two axially parallel arranged and drivable support rollers ( 5 . 6 ), with the winding roll ( 3 ) a winding nip ( 7 . 8th ) and a the individual support rollers ( 5 . 6 ) associated control / regulation ( 17 . 18 ), characterized in that the A gear of the second carrier roll ( 6 ) associated control / regulation ( 18 ) free of a coupling with a device for detecting or specifying an actual value of the rotational speed (n is -5) of the first carrier roller ( 6 ).
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