DE102009006827A1

DE102009006827A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn

Info

Publication number: DE102009006827A1
Application number: DE200910006827
Authority: DE
Inventors: Johannes Starkl; Alexander Stukenkemper
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-05
Also published as: CN102301069B; WO2010086047A1; CN102301069A; EP2384379A1; EP2384379B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn, welche ohne optische Sensorsysteme auskommt. Dabei werden die Antriebsdaten von an der Maschine vorhandenen Antriebseinheiten, die einen Drehzahlregler aufweisen, ausgewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn.
Bei der Herstellung und/oder Bearbeitung von Warenbahnen führt die Forderung nach einer Steigerung der Produktivität zu immer höheren Produktionsleistungen der Maschinen und infolgedessen auch zu immer höheren Geschwindigkeiten der Warenbahnen bzw. höheren Maschinengeschwindigkeiten.
Auf eine Warenbahn einwirkende Kräfte, die bei niedrigen Geschwindigkeiten noch unproblematisch sind, führen bei hohen Geschwindigkeiten zu Erscheinungen wie beispielsweise einem Flattern der Warenbahn und verursachen in Folge deren Abriss. Solche unkontrollierten und unerwünschten Abrisse haben immer einen Maschinenstillstand und somit einen Produktionsausfall zur Folge. Ein weiteres Problem in Verbindung mit derartigen Abrissen besteht darin, dass die Warenbahn unkontrolliert durch die Maschine oder einen Teilbereich der Maschine läuft, sofern das Auftreten eines Abrisses nicht schnell genug erkannt wird.
Entweder wird die Maschine oder es werden Teilbereiche der Maschine dabei mehr oder weniger mit der Warenbahn oder Teilen der Warenbahn verunreinigt oder blockiert, was gegebenenfalls zu langen Reinigungszeiten und/oder zu einer Beschädigung der Maschine, beispielsweise durch eine unerwünschte Aufwicklung eines abgerissenen Endes einer Warenbahn, führen kann.
Als typische Beispiele für Maschinen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von Warenbahnen aus Papier, Karton, Kunststofffolie, Metallfolie, Textilien oder Verbundwerkstoffen umfassend zwei oder mehr dieser Materialien sind unter anderem Papiermaschinen, Druckmaschinen, Kalander, Rotationsstanzmaschinen, Rotationsschneidmaschinen und dergleichen zu nennen.
Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn sind beispielsweise aus DE 42 16 653 A1 bereits bekannt, wobei es sich hier bei der Warenbahn um eine Papierbahn und bei der Maschine um eine Papiermaschine handelt. Die Papiermaschine weist eine Pressenpartie und eine Trockenpartie mit mehreren Trockengruppen auf, wobei die Papierbahn nach dem Durchlaufen der Trockenpartie aufgewickelt wird. Im Fall, dass ein Bereich mit freiem Papierbahnzug zwischen zwei Trockengruppen vorhanden ist, kann als Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses der Papierbahn eine Lichtschranke eingesetzt werden, deren Lichtstrahl auf die Papierbahn gerichtet wird. Das Funktionsprinzip der Lichtschranke besteht darin, dass die durch die Papierbahn bewirkte Unterbrechung des Lichtweges in Richtung eines optischen Sensors registriert wird. Bei einem Abriss der Papierbahn gelangt Licht zum Sensor, welcher nun ein elektrisches Signal generiert, durch das die gewünschten Handlungen eingeleitet werden. Für den Fall, dass eine Papiermaschine im Bereich zwischen den Trockengruppen keinen freien Papierzug aufweist, schlägt die DE 42 16 653 A1 vor, Abrissdetektoren im Bereich der Trockenpartie anzuordnen, um einen Abriss der Papierbahn im Bereich der Trockenpartie identifizieren zu können, im welchem die Papierbahn über einem Trockenfilz angeordnet ist. Ein Abrissdetektor weist eine Sende-/Empfangseinheit auf, wobei die Sendeeinheit sichtbares Licht auf die Papierbahn abstrahlt. Die Empfangseinheit empfängt das an der Papierbahn reflektierte Licht, welches in normierte Rot-, Grün- und Blau-Lichtwerte sowie gegebenenfalls in Helligkeitswerte zerlegt wird. Bei Auftreten eines Abrisses der Papierbahn wird das sichtbare Licht nicht mehr an der Papierbahn, sondern je nach Farbtönung des Trockenfilzes am Trockenfilz reflektiert, so dass die Empfangseinheit eine Veränderung des reflektierten Lichts erfasst, die zur Erkennung des Abrisses geeignet ist.
Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn basieren im Wesentlichen auf optischen Sensorsystemen, die unter rauen Fertigungsbedingungen schnell verschmutzen und somit oft gereinigt und nachjustiert werden müssen, um Fehlmessungen zu vermeiden. Aufgrund einer in der Regel lediglich punktuellen Anordnung optischer Sensorsysteme an einer Maschine werden eine schnelle Erkennung und zudem auch eine genaue Lokalisierung eines Abrisses verhindert. So kommt es bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen auf Basis optischer Sensorsysteme zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn häufig zu unerwünschten Verzögerungen bei der Erkennung eines Abrisses oder zu keiner Erkennung des Abrisses, da abgerissenes Material der Warenbahn die Erkennung verhindert.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn bereitzustellen, die die Nachteile optischer Sensorsysteme vermeidet.
Die Aufgabe wird für das Verfahren zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn gelöst, wobei die Maschine mindestens eine Antriebseinheit zum Transport der Warenbahn mit mindestens einem Drehzahlregler umfasst, indem ein Verlauf von Antriebsdaten und ein Verlauf eines eine Solldrehzahl bestimmenden Sollwerts an dem mindestens einen Drehzahlregler erfasst werden und bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs der Antriebsdaten und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts ein Abriss der Warenbahn erkannt wird.
Die Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn gelöst, wobei die Maschine mindestens eine Antriebseinheit zum Transport der Warenbahn mit mindestens einem Drehzahlregler umfasst, indem die Vor richtung mindestens eine Auswerteeinheit zur Erfassung eines Verlaufs von Antriebsdaten und eines Verlaufs eines eine Solldrehzahl bestimmenden Sollwerts an dem mindestens einen Drehzahlregler umfasst, wobei die mindestens eine Auswerteeinheit eingerichtet ist, bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs von Antriebsdaten und gleichzeitiger Feststellung einer Beibehaltung des Sollwerts einen Abriss der Warenbahn zu erkennen.
Unter einem „Anstieg von Antriebsdaten” wird dabei generell ein positiver wie auch ein negativer Anstieg von Antriebsdatenwerten verstanden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeiten ohne den Einsatz optischer Sensorsysteme. Dadurch entfallen aufwendige Reinigungs- oder Wartungsarbeiten sowie ein damit in der Regel verbundener Maschinenstillstand. Für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Signale, die an einem Drehzahlregler einer Antriebseinheit abgreifbar sind, nun abgegriffen und verwendet, um einen Abriss einer Warenbahn unmittelbar und ohne Zeitverzögerung zu detektieren.
Als der, eine Solldrehzahl bestimmender Sollwert kann am Drehzahlregler beispielsweise die Solldrehzahl selbst oder eine Sollgeschwindigkeit usw. abgreifbar sein.
Die Vorrichtung ist mit geringem Aufwand bei bereits bestehenden Maschinen implementierbar. Lediglich ein gesonderten Abgriff von Signalen eines an einer Antriebseinheit bereits vorhandenen Drehzahlreglers und eine entsprechende Verarbeitung der abgegriffenen Signale, gegebenenfalls weiterhin eine Möglichkeit zur Auslösung weiterer Handlungen bei Erkennung eines Abrisses der Warenbahn, wie beispielsweise ein Stopp der Maschine oder zumindest Teilen der Maschine, eine Ausgabe eines Warnsignals, usw. sind erforderlich.
Unter einer Antriebseinheit wird hierbei beispielsweise eine Walze, eine Rolle, ein Antriebsband, eine Klemmeinrichtung und dergleichen verstanden. Eine Klemmeinrichtung ist beispielsweise ein Paar von gegenläufig betriebenen Walzen, Rollen, Förderbändern und dergleichen mit einem dazwischen angeordneten Spalt, wobei die Warenbahn in der Klemmeinrichtung geklemmt und durch den Spalt hindurch befördert wird.
Der Drehzahlregler regelt die Drehzahl der Antriebseinheit mittels des Sollwerts auf eine gewünschte Solldrehzahl. Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Antriebseinheiten mittels Drehzahlreglern sind beispielsweise aus der DE 10 2007 003 695 A1 bereits bekannt. Die eingestellte Drehzahl einer Antriebseinheit hat dabei einen unmittelbaren Einfluss auf eine Transportgeschwindigkeit der an der Antriebseinheit vorbeilaufenden und damit weitertransportierten Warenbahn. Für den Drehzahlregler wird bevorzugt ein Reglertyp umfassend ein I-Glied verwendet, insbesondere ein PI-Regler.
Für einen Maschinenbetreiber ergibt sich bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung eine Reduzierung der Produktionskosten sowie eine präzisere und schnellere Erkennung und Beseitigung eines Warenbahnabrisses.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar.
Es ist von Vorteil, wenn das Verfahren für eine oder eine jede Antriebseinheit folgende Schritte umfasst:
Erfassung von ersten Antriebsdaten AD₁ und eines ersten Sollwerts SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zum Zeitpunkt t_n;
Erfassung von zweiten Antriebsdaten AD₂ und eines zweiten Sollwerts SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt t_n+1;
Bilden einer ersten Differenz D₁ aus AD₁ und AD₂ und Vergleich von D₁ mit einem Grenzwert G;
Bilden einer zweiten Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂; wobei im Falle D₁ > G und D₂ = 0 der Abriss der Warenbahn erkannt wird.
Es ist für das Verfahren bevorzugt, wenn im Falle D₁ > G ein erstes Signal S₁ und im Falle D₂ = 0 ein zweites Signal S₂ erzeugt wird, wobei bei Vorliegen des ersten Signals S₁ und gleichzeitig des zweiten Signals S₂ der Abriss der Warenbahn zuverlässig erkannt wird.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich bewährt, wenn die mindestens eine Auswerteeinheit der Vorrichtung eingerichtet ist, erste Antriebsdaten AD₁ und einen ersten Sollwert DW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zum Zeitpunkt t_n zu erfassen, weiterhin zweite Antriebsdaten AD₂ und einen zweiten Sollwert SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt t_n+1 zu erfassen, anschließend eine erste Differenz D₁ aus AD₁ und AD₂ zu bilden und D₁ mit einem Grenzwert G zu vergleichen, eine zweite Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂ zu bilden, und im Falle D₁ > G und D₂ = 0 den Abriss der Warenbahn zu erkennen.
Sofern sich D₁ ≤ G und/oder D₂ > 0 für eine Antriebseinheit ergibt, wird kein Abriss der Warenbahn festgestellt. Dies beruht einerseits auf der Erkenntnis, dass ein Abriss der Warenbahn sich in einem Anstieg der Antriebsdaten bemerkbar macht, jedoch nicht ein jeder Anstieg auf einen Abriss zurückzuführen ist. So ist beispielsweise ein Anstieg der Werte der Antriebsdaten feststellbar, wenn eine Schaberbewegung eines Schabers an einer Antriebseinheit oder eine Änderung der Sollgeschwindigkeit der Warenbahn bzw. der Solldrehzahl der Antriebseinheit vorliegt. Tritt derartiges auf, so ist in einer oder einer jeden Antriebseinheit ein bestimmter Anstieg in den Antriebsdaten erfassbar, der einem charakteristischen Anstieg bei einem Abriss der Warenbahn ähnelt. Einer Fehlfunktion und einem unnötigen Maschinenstillstand wird somit zuverlässig vorgebeugt, indem das Vorliegen eines Abrisses ausgeschlossen wird, wenn D₁ ≤ G und/oder D₂ > 0 festgestellt wird.
Erfahrungen aus der Praxis und Simulationen haben gezeigt, dass ein Abriss einer Warenbahn sich im Gegensatz zu Schaberbewegungen unmittelbar auch auf gegebenenfalls vorhandene benachbarte Antriebseinheiten auswirkt.
Der Grenzwert G zu einer jeden Antriebseinheit ist generell ein konstanter und zeitunabhängiger Wert und ist für eine jede Art von auszuwertenden Antriebsdaten sowie jede Antriebseinheit individuell zu bestimmen bzw. muss in Vorversuchen ermittelt werden.
Dabei kommen insbesondere Antriebsdaten AD in Form von Drehmomentensollwerten DMS oder Stromaufnahmewerten oder Istdrehzahlen in Frage. Ein Drehmoment wird über eine Strommessung des momentenbildenden Stroms ermittelt.
Die mindestens eine Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist demnach insbesondere zur Erfassung eines Verlaufs von Antriebsdaten in Form von Drehmomentsollwerten DMS, Stromaufnahmewerten oder Istdrehzahlen ausgebildet.
Eine besonders zuverlässige Erkennung eines Abrisses der Warenbahn ermöglicht die Erfassung von Antriebsdaten in Form von Drehmomentensollwerten DMS.
Dabei wird ein Verlauf des Drehmomentensollwerts DMS und ein Verlauf des Sollwerts an dem mindestens einen Drehzahlregler erfasst und bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs des Drehmomentensollwerts DMS und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts der Abriss der Warenbahn erkannt.
Vorzugsweise wird als Drehmomentensollwert DMS ein Stellwert, insbesondere ein I-Anteil oder ein P-Anteil, an einem Ausgang des jeweiligen Drehzahlreglers, insbesondere PI-Reglers, erfasst. Im Gegensatz zum direkten Drehmomentensollwert ist der I-Anteil als Stellwert allerdings bevorzugt, da keine Verstärkung des Signalrauschens durch den P-Anteil des Drehzahl reglers erfolgt und der I-Anteil somit weniger verrauscht ist.
Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich somit bewährt, wenn die mindestens eine Auswerteeinheit der Vorrichtung eingerichtet ist, einen ersten Drehmomentensollwert DMS₁ und einen ersten Sollwert SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zum Zeitpunkt t_n zu erfassen, weiterhin einen zweiten Drehmomentensollwert DMS₂ und einen zweiten Sollwert SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt t_n+1 zu erfassen, anschließend eine erste Differenz D₁ aus DMS₁ und DMS₂ zu bilden und D₁ mit einem Grenzwert G zu vergleichen, eine zweite Differenz D₂ aus SW_F und SW₂ zu bilden, und im Falle D₁ > G und D₂ = 0 den Abriss der Warenbahn zu erkennen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich bewährt, wenn es für eine oder eine jede Antriebseinheit folgende Schritte umfasst:
Erfassung eines ersten Drehmomentensollwerts DMS₁ und eines ersten Sollwert SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zum Zeitpunkt t_n;
Erfassung eines zweiten Drehmomentensollwerts DMS₂ und eines zweiten Sollwerts SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler der jeweiligen Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt t_n+1;
Bilden Bilden einer ersten Differenz D₁ aus DMS₁ und DMS₂ und Vergleich von D₁ mit einem Grenzwert G;
Bilden einer zweiten Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂; wobei im Falle D₁ > G und D₂ = 0 der Abriss der Warenbahn erkannt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können vorteilhaft an einer Antriebseinheit oder an ausgewählten Antriebseinheiten oder einer jeden an der Maschine vorhandenen Antriebseinheit mit Drehzahlregler eingesetzt werden. Dabei können gleiche oder unterschiedliche Arten von Antriebsdaten an verschiedenen Antriebseinheiten ausgewertet werden.
Es ist generell von Vorteil, sofern die Maschine mindestens zwei Antriebseinheiten mit jeweils mindestens einem Drehzahlregler aufweist, dass das Verfahren zur Erkennung des Abrisses der Warenbahn an mindestens zwei der vorhandenen Antriebseinheiten durchgeführt wird. Dies erhöht die Sicherheit der Erkennung eines Abrisses enorm und ermöglicht zudem seine Lokalisierung.
Sofern eine Maschine demnach mindestens eine erste Antriebseinheit mit mindestens einem ersten Drehzahlregler und mindestens eine weitere Antriebseinheit mit mindestens einem weiteren Drehzahlregler aufweist, ist es von Vorteil, wenn ein Verlauf von Antriebsdaten und ein Verlauf eines eine Solldrehzahl DZS bestimmenden Sollwerts SW an dem mindestens einen ersten Drehzahlregler und weiterhin an dem mindestens einen weiteren Drehzahlregler erfasst wird, wobei bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs von Antriebsdaten und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts am ersten Drehzahlregler wie auch am weiteren Drehzahlregler der Abriss der Warenbahn erkannt wird und weiterhin eine Position des Abrisses der Warenbahn im Bereich zwischen der mindestens einen ersten Antriebseinheit und der mindestens einen weiteren Antriebseinheit erkannt wird.
Die Änderung der Antriebsdaten ist dabei umso stärker, je näher sich eine Antriebseinheit am Abriss der Warenbahn befindet. Demnach ist es besonders bevorzugt, alle vorhandenen Antriebseinheiten zu überwachen, damit die Position eines Abriss eindeutig lokalisiert und einer oder zwei Antriebseinheiten zugeordnet werden kann.
Eine Durchführung des Verfahrens an zwei Antriebseinheiten der Maschine, wobei an beiden unabhängig voneinander ein Abriss der Warenbahn erkannt wird und die beiden Ergebnisse abgeglichen werden, erhöht die Sicherheit des Verfahrens und minimiert das Auftreten von Fehlerkennungen und unnötigen Maschinenstillständen. Ein Abriss wird dabei erst dann erkannt, wenn für zwei oder mehr Antriebseinheiten jeweils die Bedin gungen D₁ > G und D₂ = 0 erfüllt sind. Sind lediglich für eine der Antriebseinheiten die Bedingungen D₁ > G und D₂ = 0 erfüllt, an der oder den anderen Antriebseinheiten jedoch nicht, wird dagegen vorzugsweise kein Abriss erkannt und der Maschinenlauf nicht unterbrochen oder sonstige bei einem Abriss vorzunehmende Handlungen nicht vorgenommen.
Es ist somit nicht nur möglich, einen tatsächlichen Abriss einer Warenbahn zuverlässiger zu erkennen, sondern auch die genaue Position des Abrisses in einer Maschine zu erfassen. Sind die Bedingungen D₁ > G und D₂ = 0 für zwei benachbarte Antriebseinheiten erfüllt, so ist in der Regel von einem Abriss zwischen diesen beiden Antriebseinheiten auszugehen. Dies erleichtert die Festlegung der durchzuführenden Handlungen an der Maschine nach einem Abriss und trägt wesentlich zu einer schnelleren Problembeseitigung und einem verkürzten Stillstand und Produktionsausfall der Maschine bei.
Es ist von Vorteil, wenn das erfindungsgemäße Verfahren dazu eingesetzt wird, einen Abriss an einer Warenbahn aus Papier, Karton, Folie, textilem Material oder dergleichen zu erkennen.
Weiterhin hat es sich bewährt, das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine in Form einer Papiermaschine, einer Druckmaschine, eines Kalanders, einer Rotationsstanzmaschine, einer Rotationsschneidemaschine oder dergleichen einzusetzen. Insbesondere ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer oder mehreren Antriebseinheiten in Form von Trockengruppen einer Papiermaschine hat sich bewährt. Dabei kann eine Papiermaschine beispielsweise 30 oder mehr Antriebe in den Trockengruppen umfassen.
Sofern die Maschine mindestens zwei Antriebseinheiten mit jeweils mindestens einem Drehzahlregler aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorrichtung lediglich eine Auswerteeinheit aufweist, welche für zwei oder mehr Antriebs einheiten zuständig und somit kostengünstig ist. Es ist aber genauso möglich, die Vorrichtung mit mindestens einer Auswerteeinheit pro Antriebseinheit bereitzustellen.
Bei Erkennung des Abrisses der Warenbahn wird vorzugsweise mindestens ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt. Das Warnsignal kann dabei lediglich dazu benutzt werden, das Bedienpersonal der Maschine auf den Abriss aufmerksam zu machen. Weiterhin kann das Warnsignal aber auch dazu verwendet werden, die Maschine zu stoppen oder andere Handlungen einzuleiten, z. B. um eine Beschädigung und/oder ein Verstopfen der Maschine mit der Warenbahn zu verhindern. Weiterhin kann mittels des Warnsignals eine Lokalisierung des Abrisses in der Maschine ermöglicht werden, indem beispielsweise eine entsprechende optische Anzeige zur Lage des Abrisses erfolgt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine Ausgabeeinheit, die eingerichtet ist, bei Erkennung des Abrisses der Warenbahn ein optisches und/oder akustisches Warnsignal auszugeben. Als Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines akustischen Warnsignals wird insbesondere eine Hupe, Klingel oder dergleichen eingesetzt. Als Ausgabeeinheit zur Ausgabe mindestens eines optischen Warnsignals wird insbesondere ein Display, ein Bildschirm, eine Warnlampe oder dergleichen eingesetzt. Dabei kann die mindestens eine Ausgabeeinheit unmittelbar an oder neben der Maschine angeordnet sein oder aber in größerer Entfernung zur Maschine angeordnet sein und so eine Fernüberwachung der Maschine ermöglichen.
Anstelle einer Auswertung von Antriebsdaten in Form von Drehmomentensollwerten kann analog eine Auswertung von Antriebsdaten in Form von Stromaufnahmewerten oder Istdrehzahlen am Drehzahlregler erfolgen.
Die 1 bis 3 sollen ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft erläutern. So zeigen:
1 schematisch eine Vorrichtung zusammen mit einer Antriebseinheit einer Maschine;
2 ein Ablaufschema zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine mit einer Antriebseinheit; und
3 ein Ablaufschema zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn in einer Maschine mit mehr als einer Antriebseinheit.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn 100 in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn 100. Es ist lediglich eine Antriebseinheit AE der Maschine zum Transport der Warenbahn 100 dargestellt. Bei der Maschine handelt es sich beispielsweise um eine Papier- oder Druckmaschine, die beispielsweise eine Warenbahn 100 in Form von Papier, Karton oder Folie verarbeitet. Die Antriebseinheit AE umfasst einen Drehzahlregler 3, einen Antriebsmotor 4 und eine Klemmvorrichtung, die aus den Walzen 5, 6 gebildet ist, wobei die Walzen 5, 6 jeweils in Pfeilrichtung um ihre jeweilige Rotationsachse 7, 8 rotieren. Ein Sollwertgeber 2 gibt dem Drehzahlregler einen eine Solldrehzahl DZS bestimmenden Sollwert SW vor, wobei der Sollwert SW zu unterschiedlichen Zeitpunkten t_n, t_n+1 von der Vorrichtung 1 ausgelesen wird. Der Sollwertgeber 2 kann hierbei selbstverständlich auch ein Bestandteil des Drehzahlreglers 3 sein. Die Vorrichtung 1 umfasst mindestens eine Auswerteeinheit zur Erfassung des Verlaufs der Antriebsdaten AD und eines Verlaufs des Sollwerts SW an dem mindestens einen Drehzahlregler 3. Als Antriebsdaten AD kommen beispielsweise Drehmomentensollwerte DMS, Stromaufnahmewerte oder Istdrehzahlen in Frage, welche am Drehzahlregler abgreifbar sind. Alls Sollwert SW kann eine Solldrehzahl, eine Sollgeschwindigkeit oder dergleichen abgreifbar sein. Der Drehzahlgeber (3) und der Antriebsmotor (4) sind dabei Bestandteil eines durch Pfeile zwischen diesen angedeuteten Regelkreises. Die Auswerteeinheit der Vorrichtung 1 ist einge richtet, bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs der Antriebsdaten AD, wie beispielsweise des Drehmomentensollwerts DSM, und gleichzeitiger Feststellung einer Beibehaltung des Sollwerts SW, beispielsweise der Solldrehzahl DZS, einen Abriss R der Warenbahn 100 zu erkennen. Sobald ein Abriss R mittels der Vorrichtung 1 erkannt wird, können die nun erforderlichen oder gewünschten Handlungen, wie die Ausgabe eines Warnsignals, ein Stopp der Maschine oder zumindest der Antriebseinheit AE, usw. durch die Vorrichtung 1 bewirkt werden. Die dazu erforderliche Ausgabeeinheit und/oder Verschaltung der Vorrichtung 1 mit der Maschine oder Antriebseinheit AE sind in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht im Detail dargestellt.
2 zeigt ein Ablaufschema zur Erkennung eines Abrisses R einer Warenbahn 100 in einer Maschine mit einer Antriebseinheit AE (vergleiche 1), wobei die Berechnungen mittels der Vorrichtung 1 vorgenommen werden. So werden in die Vorrichtung 1 zu den aufeinander folgenden Zeitpunkten t_n und t_n+1 Antriebsdaten AD eingelesen und für den Zeitpunkt t_n als AD₁ und den Zeitpunkt T_n+1 als AD₂ gespeichert. Als Speicherung wird hierbei unter anderem auch eine verzögerte Übermittlung des Werts AD₁, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Totzeitglieds, verstanden. Nun wird eine erste Differenz D₁ aus AD₁ und AD₂ gebildet. Die erste Differenz D₁ wird dann mit einem vorab für die Antriebseinheit AE ermittelten Grenzwert G verglichen. Im Fall, dass die erste Differenz D₁ den Grenzwert G nicht überschreitet, wird davon ausgegangen, dass kein Abriss der Warenbahn 100 vorliegt und der linke Zweig N beschritten, wobei die Berechnung für neue Antriebsdaten AD wiederholt wird. Im Fall, dass die erste Differenz D₁ den Grenzwert G überschreitet, wird der Zweig Y beschritten. Um aber nun feststellen zu können, ob tatsächlich ein Abriss R der Warenbahn 100 vorliegt oder nicht, wird auch das Ergebnis der Betrachtung des Sollwerts SW benötigt. So werden in die Vorrichtung 1 zu den aufeinander folgenden Zeitpunkten t_n und t_n+1 weiterhin Sollwerte SW eingelesen und für den Zeitpunkt t_n als SW₁ und den Zeitpunkt t_n+1 als SW₂ gespeichert. Nun wird eine zweite Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂ gebildet. Im Fall, dass die zweite Differenz D₂ ≠ 0 ist, d. h. dass SW₁ ≠ SW₂ ist, liegt eine Änderung des Sollwerts SW vor und es wird davon ausgegangen, dass kein Abriss der Warenbahn 100 vorliegt. Der rechte Zweig N wird beschritten, wobei die Berechnung der zweiten Differenz D₂ zu neuen Zeitpunkten wiederholt wird. Sofern die zweite Differenz D₂ = 0 ist, liegt keine Änderung des Sollwerts SW vor und der Zweig Y wird beschritten. Wird nun festgestellt, dass sowohl D₁ > G gilt wie auch D₂ = 0 vorliegt, wird ein Abriss R der Warenbahn 100 zuverlässig erkannt.
3 zeigt ein weiteres Ablaufschema zur Erkennung eines Abrisses R einer Warenbahn 100 in einer Maschine mit mehr als einer Antriebseinheit AE (vergleiche 1). Anstelle einer einzigen Antriebseinheit AE wie in 1 gezeigt sind an der Maschine somit eine erste Antriebseinheit AE und mindestens eine weitere Antriebseinheit AEx vorhanden. Die Antriebseinheiten AE, AEx sind dabei in Transportrichtung der Warenbahn 100 (siehe Pfeil in 1) gesehen nacheinander angeordnet, wobei eine einzelne Vorrichtung 1 oder pro Antriebseinheit AE, AEx eine Vorrichtung 1 vorhanden sein kann.
Das in 3 links im Bild dargestellte Ablaufschema (siehe linker gepunkteter Kasten) bezieht sich auf die erste Antriebseinheit AE, während das in 3 rechts im Bild dargestellte Ablaufschema (siehe rechter gepunkteter Kasten) sich auf die weitere Antriebseinheit AEx bezieht. Die Berechnungen der beiden Ablaufschemas laufen aber natürlich in der oder den entsprechenden Vorrichtungen 1 ab (vergleiche 1). Das links im Bild dargestellte Ablaufschema entspricht im Wesentlichen dem der 2 mit dem einzigen Unterschied, dass zum Schluss nicht bereits eine Erkennung eines Abrisses R der Warenbahn 100 erfolgt, sondern vorerst lediglich ein Zwischenergebnis R₁ abgespeichert wird. Das im Bild rechts gezeigte Ablaufschema für die weitere Antriebseinheit AEx entspricht im Wesentlichen dem im Bild links dargestellten, wobei zur Kennzeichnung der Daten hinsichtlich der weiteren Antriebseinheit AEx durchgehend der Index x ergänzt wurde. Am Ende des Ablaufschemas rechts im Bild erfolgt ebenfalls nicht bereits eine Erkennung eines Abrisses R der Warenbahn 100. Vorerst wird lediglich ein Zwischenergebnis R_x abgespeichert. Die Werte R₁ und R_x werden nun zusammengeführt. Wird sowohl an der ersten Antriebseinheit AE wie auch an der weiteren Antriebseinheit AEx von der Vorrichtung 1 oder den Vorrichtungen 1 erkannt, dass die Zwischenergebnisse R₁, R_x vorliegen, wird tatsächlich ein Abriss R erkannt und die in Folge notwendigen oder gewünschten Handlungen eingeleitet. Liegt lediglich an der Antriebseinheit AE oder der weiteren Antriebseinheit AEx eine Erkennung eines Abrisses vor, d. h. wird nur ein Wert R₁, jedoch kein Wert R_x, oder aber nur ein Wert R, jedoch kein Wert R₁ erfasst, wird systembedingt noch kein Abriss R festgestellt und die Ablaufschemas werden jeweils wiederholt durchlaufen.
Bei mehr als zwei Antriebseinheiten werden insbesondere alle Zwischenergebnisse R₁, R₂, R₃, R₄ bis R_x für eine jede Antriebseinheit in die Erkennung einbezogen, ob tatsächlich ein Abriss R vorliegt. Dabei werden insbesondere Ergebnisse R₁ bis R_x von benachbart zueinander und entlang der Transportrichtung der Warenbahn 100 angeordnete Antriebseinheiten AE gesondert erfasst, um eine Auswertung hinsichtlich der Position des Abrisses R der Warenbahn 100 in einer Maschine vornehmen zu können.
Die 1 bis 3 zeigen lediglich Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die ein Fachmann ohne weiteres anhand der obigen Angaben verändern kann. So können in einfacher Weise unter anderem eine Anzahl an Antriebseinheiten vorhanden sein, eine oder mehrere Vorrichtungen zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn für eine Maschine vorgesehen sein und beispielsweise die Verarbeitung der Daten in den Ablaufschemas mittels unterschiedlicher, dem Fachmann geläufiger Hardware erfolgen. Eine Verwendung von bestimmten Typen von Antriebsdaten, wie Drehmomentensollwerten DMS, Istdrehzahlen, Stromaufnahmewer ten usw. ist von einem Fachmann in einfacher Weise zu realisieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4216653 A1 [0006, 0006]
- DE 102007003695 A1 [0016]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn (100) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn (100), wobei die Maschine mindestens eine Antriebseinheit AE zum Transport der Warenbahn (100) mit mindestens einem Drehzahlregler (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf von Antriebsdaten AD und ein Verlauf eines eine Solldrehzahl DZS bestimmenden Sollwerts SW an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) erfasst werden und dass bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs der Antriebsdaten AD und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts SW ein Abriss der Warenbahn (100) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine oder eine jede Antriebseinheit AE folgende Schritte umfasst: – Erfassung von ersten Antriebsdaten AD₁ und eines ersten Sollwerts SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zu einem Zeitpunkt t_n; – Erfassung von zweiten Antriebsdaten AD₂ und eines zweiten Sollwerts SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zu einem Zeitpunkt t_n+1; – Bilden einer ersten Differenz D₁ aus AD₁ und AD₂ und Vergleich von D₁ mit einem Grenzwert G; – Bilden einer zweiten Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂; wobei im Falle D₁ > G und D₂ = 0 der Abriss der Warenbahn (100) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdaten AD in Form von Drehmomentensollwerten DMS oder Stromaufnahmewerten oder Istdrehzahlen erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf des Drehmomentensollwerts DMS und ein Verlauf des Sollwerts SW an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) erfasst werden und dass bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs des Drehmomentensollwerts DMS und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts SW der Abriss der Warenbahn (100) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine oder eine jede Antriebseinheit AE folgende Schritte umfasst: – Erfassung eines ersten Drehmomentensollwerts DMS₁ und eines ersten Sollwerts SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zum Zeitpunkt t_n; – Erfassung eines zweiten Drehmomentensollwerts DMS₂ und eines zweiten Sollwerts SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zu einem Zeitpunkt t_n+1; – Bilden einer ersten Differenz D₁ aus DMS₁ und DMS₂ und Vergleich von D₁ mit einem Grenzwert G; – Bilden einer zweiten Differenz D₂ aus SW₁ und SW₂; wobei im Falle D₁ > G und D₂ = 0 der Abriss der Warenbahn (100) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehmomentensollwert DMS ein Stellwert an einem Ausgang des jeweiligen Drehzahlreglers (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens zwei Antriebseinheiten AE mit jeweils mindestens einem Drehzahlregler (3) aufweist, wobei das Verfahren zur Erkennung des Abrisses der Warenbahn (100) an mindestens zwei der Antriebseinheiten AE durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens eine erste Antriebseinheit AE mit mindestens einem ersten Drehzahlregler und mindestens eine weitere Antriebseinheit AEx mit mindestens einem weiteren Drehzahlregler umfasst, dass ein Verlauf von Antriebsdaten AD und ein Verlauf eines eine Solldrehzahl DZS bestimmenden Sollwert SW an dem mindestens einen ersten Drehzahlregler und weiterhin an dem mindestens einen zweiten Drehzahlregler erfasst wird, und dass bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs von Antriebsdaten AD und gleichzeitiger Beibehaltung des Sollwerts SW am ersten Drehzahlregler wie auch am zweiten Drehzahlregler der Abriss der Warenbahn (100) erkannt wird und weiterhin eine Position des Abrisses der Warenbahn (100) im Bereich zwischen der mindestens einen ersten Antriebseinheit AE und der mindestens einen weiteren Antriebseinheit AEx erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abriss an einer Warenbahn (100) aus Papier, Karton, Folie oder textilem Material erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abriss in einer Maschine in Form einer Papiermaschine, Druckmaschine, eines Kalanders, einer Rotationsstanzmaschine oder einer Rotationsschneidmaschine erkannt wird.
Vorrichtung (1) zur Erkennung eines Abrisses einer Warenbahn (100) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Warenbahn (100), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Maschine mindestens eine Antriebseinheit AE zum Transport der Warenbahn (100) mit mindestens einem Drehzahlregler (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Auswerteeinheit zur Erfassung eines Verlaufs von Antriebsdaten AD und eines Verlaufs eines eine Solldrehzahl DZS bestimmenden Sollwerts SW an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) umfasst, wobei die mindestens eine Auswerteeinheit eingerichtet ist, bei Feststellung eines bestimmten Anstiegs von Antriebsdaten AD und gleichzeitiger Feststellung einer Beibehaltung des Sollwerts SW einen Abriss der Warenbahn (100) zu erkennen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auswerteeinheit zur Erfassung eines Verlaufs von Antriebsdaten AD in Form von Drehmomentsollwerten DMS, Stromaufnahmewerten oder Istdrehzahlen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auswerteeinheit eingerichtet ist, erste Antriebsdaten AD₁, insbesondere einen ersten Drehmomentensollwert DMS₁, und einen ersten Sollwert SW₁ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zu einem Zeitpunkt t_n zu erfassen, zweite Antriebsdaten AD₂, insbesondere einen zweiten Drehmomentensollwert DMS₂, und einen zweiten Sollwert SW₂ an dem mindestens einen Drehzahlregler (3) der jeweiligen Antriebseinheit AE zu einem Zeitpunkt t_n+1 zu erfassen, eine erste Differenz D₁ aus AD₁ und AD₂, insbesondere aus DMS₁ und DMS₂, zu bilden und D₁ mit einem Grenzwert G zu vergleichen, eine zweite Differenz D₂ aus SW₁ und S₂ zu bilden, und im Falle D₁ > G und D₂ = 0 den Abriss der Warenbahn (100) zu erkennen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Auswerteeinheit pro Antriebseinheit AE oder insgesamt lediglich eine Auswerteeinheit aufweist, sofern die Maschine mindestens zwei Antriebseinheiten AE mit jeweils mindestens einem Drehzahlregler (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiterhin mindestens eine Ausgabeeinheit umfasst, die eingerichtet ist, bei Erkennung des Abrisses der Warenbahn (100) mindestens ein optisches und/oder akustisches Warnsignal auszugeben.