DE102011117358A1 - Method for computing output diameter of material web winding on roller of e.g. printing machine, involves computing output diameter of web winding on roller according to roller change from change in controlled variable - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Ausgangsdurchmessers einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle nach einem Rollenwechsel sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for calculating the initial diameter of a web winding on a roll after a roll change as well as a computing unit for its implementation.
Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Rollendruckmaschinen und deren Wickeleinrichtungen Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern vielmehr auf alle Arten von Bearbeitungsmaschinen gerichtet, bei denen eine Warenbahn bzw. Materialbahn ab- oder aufgerollt wird. Die Erfindung ist aber insbesondere bei Rollendruckmaschinen, wie z. B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen, Digitaldruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen, sowie bei sonstigen Bahnbearbeitungsmaschinen, wie z. B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder Verpackungsmaschinen, einsetzbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.Although reference will be made hereafter mainly to web-fed printing presses and their winding devices, the invention is not limited thereto, but rather directed to all types of machine tools in which a web or web is unwound or rolled up. However, the invention is particularly in web-fed printing machines, such. As newspaper printing machines, commercial printing machines, gravure printing machines, packaging printing machines, digital printing machines or security printing machines, and other web-processing machines, such. As bag machines, envelope machines or packaging machines, can be used. The web can be made of paper, cloth, cardboard, plastic, metal, rubber, in foil form, etc.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind warenbahnverarbeitende Maschinen, wie z. B. Druckmaschinen, bekannt, bei denen eine Wickeleinrichtung (Auf- oder Abwickler) einen Rollenwechsler aufweist, um zur Neige gehendes Material (d. h. eine gewickelte Warenbahn) auf einer ersten Rolle während des Betriebs durch eine Rolle mit neuem Material zu ersetzen bzw. umgekehrt. Eine Wickeleinrichtung mit Rollenwechsler weist üblicherweise zwei um eine Schwenkachse schwenkbare Schwenkarme auf, die jeweils eine Rolle zum Auf- oder Abwickeln einer Warenbahn tragen. Die Schwenkarme können mittels eines elektrischen Antriebs frei um die Schwenkachse schwenkbar sein, um den Rollenwechsel zu ermöglichen. Ein solcher Rollenwechsler ist in der
Ein Rollenwechsel findet entweder ”fliegend” statt, d. h. erste und zweite Rolle rotieren und die Warenbahnen werden verbunden, üblicherweise mittels eines auf der Warenbahn der zweiten Rolle vorgesehenen Klebestreifens verklebt, oder im Stillstand, d. h. erste und zweite Rolle stehen, während die Warenbahnen verbunden werden. Um den Betrieb aufrechtzuerhalten, ist im zweiten Fall ein Warenbahnspeicher (üblicherweise ein sog. Tänzer) vorhanden, der während des Verbindungsvorgangs geleert wird.A role change takes place either "flying", d. H. rotate first and second rollers and the webs are connected, usually glued by means provided on the web of the second roll of adhesive strip, or at a standstill, d. H. first and second roles stand while the webs are connected. In order to maintain operation, in the second case there is a web store (usually a so-called dancer) which is emptied during the connection process.
Bei der normalen Bearbeitung steht eine der Rollen über die Warenbahn in Verbindung mit der Maschine, wobei die Warenbahn entweder dem Auszugswerk (”Outfeed”) der Maschine mit einer Bahntransportgeschwindigkeit entnommen und auf die Rolle aufgewickelt oder von der Rolle abgewickelt und dem Einzugswerk (”Infeed”) der Maschine mit einer Bahntransportgeschwindigkeit zugeführt wird. Die Rolle wird dabei von einem Antrieb, üblicherweise einem Zentrumsantrieb, Umfangsantrieb o. ä., mit einer Wickelgeschwindigkeit angetrieben.In normal processing, one of the rolls is placed over the web in connection with the machine, the web being either taken out of the machine at the outfeed at a web transport speed and wound on the roll or unwound from the roll and fed into the infeed ") Is supplied to the machine at a web transport speed. The role is driven by a drive, usually a center drive, peripheral drive o. Ä., With a winding speed.
Der Durchmesser der aufgewickelten Warenbahn auf der Rolle ändert sich während des Wickelvorgangs ständig und wird von einer Wickelsteuerung bspw. mittels des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen der Wickelgeschwindigkeit und der Bahntransportgeschwindigkeit bestimmt. Die Bahntransportgeschwindigkeit wird an einer Referenzachse, insbesondere einer Bahntransportachse, abgenommen, wobei die Referenzachse eine Referenz zur Transportgeschwindigkeit der Warenbahn definiert. Die Referenzachse kann dabei auch eine simulierte bzw. emulierte Achse sein (sog. virtuelle Achse). Die Wickelgeschwindigkeit wird üblicher weise im Rahmen einer Regelung (d. h. im geschlossenen Regelkreis) oder auch einer Steuerung (d. h. im offenen Regelkreis) als Stellgröße vorgegeben, bspw. im Rahmen einer Tänzerlageregelung, einer Antriebsmomentregelung, einer Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsregelung, einer Zugkraftregelung oder einer Zugkraftsteuerung, wie es weiter unten anhand der
Eine Durchmesserberechnung ist jedoch unmittelbar nach einem Rollenwechsel nicht möglich, da die genannten Regelungen durch den Rollenwechsel gestört werden. Es ist daher im Stand der Technik üblich, den Ausgangsdurchmesser der neuen Rolle manuell in die Recheneinheit einzugeben, was fehlerträchtig ist, oder über aufwändige Apparaturen (z. B. Lichtschranken) messen zu lassen, was teuer ist. Die Kenntnis des Ausgangsdurchmessers ist jedoch notwendig, um eine passende (Anfangs-)Wickelgeschwindigkeit vorgeben zu können, bis eine herkömmliche Durchmesserberechnung wieder funktioniert.However, a diameter calculation is not possible immediately after a roll change, since the rules mentioned are disturbed by the roll change. It is therefore customary in the prior art to manually input the output diameter of the new roll into the arithmetic unit, which is error-prone, or to have it measured by expensive equipment (eg photoelectric sensors), which is expensive. The knowledge of However, output diameter is necessary to be able to set a suitable (initial) winding speed until a conventional diameter calculation works again.
Es ist daher wünschenswert, eine einfache Möglichkeit zur Ermittlung des Ausgangsdurchmessers einer Rolle nach einem Rollenwechsel zur Verfügung zu haben.It is therefore desirable to have a simple way of determining the starting diameter of a roll after a roll change.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Berechnen des Ausgangsdurchmessers einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle nach einem Rollenwechsel sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method is proposed for calculating the initial diameter of a product web winding on a roll after a roll change and a computing unit for carrying it out with the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, den Ausgangsdurchmesser einer neuen Rolle in der Maschine bzw. deren Steuereinrichtung zu berechnen. Eine manuelle und fehlerträchtige Eingabe durch den Bediener oder eine aufwändige Messung ist nicht notwendig. Dies führt insbesondere zu Zeit- und Kostenersparnis.The invention provides the ability to calculate the exit diameter of a new roll in the machine or its control device. A manual and error-prone input by the operator or a complex measurement is not necessary. This leads in particular to time and cost savings.
Im Rahmen der Erfindung wird der Ausgangsdurchmesser der Warenwicklung bestimmt aus Größen, die üblicherweise ohnehin in der Maschine bekannt sind oder leicht ermittelt werden können, nämlich einer Veränderung der Regelgröße während einer vorgegebenen Zeitspanne unter Berücksichtigung von Wickelgeschwindigkeit und Bahntransportgeschwindigkeit während dieser Zeitspanne. Als Regelgröße dient vorzugsweise eine Tänzerlage, ein Antriebsmoment, eine Drehzahl oder eine Tangentialgeschwindigkeit des Rollenantriebs oder eine Zugkraft zwischen Rolle und Einzugs- oder Auszugswerk.In the context of the invention, the initial diameter of the goods winding is determined from variables which are usually already known in the machine or can be easily determined, namely a change in the controlled variable during a predetermined period taking into account the winding speed and web transport speed during this period. As a controlled variable is preferably a dancer position, a drive torque, a speed or a tangential speed of the roller drive or a tensile force between the role and collection or withdrawal plant.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät einer Wickeleinrichtung (bspw. einer Druckmaschine), ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, for. As a control device of a winding device (eg. A printing machine) is, in particular programmatically, adapted to perform a method according to the invention.
Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the invention in the form of software is advantageous because this allows very low cost, especially if an executing processing unit is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for the provision of the computer program are in particular floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. a. m. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Figurenbeschreibungfigure description
In den
Aus Vereinfachungsgründen werden die Figuren anhand eines Abwickelvorgangs erläutert. Dies ist jedoch rein beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.For reasons of simplification, the figures will be explained with reference to an unwinding process. However, this is purely illustrative and not restrictive.
In
Eine weiter verbesserte Ausführungsform ist in
Eine der Ausführungsform
Eine weiter verbesserte Ausführungsform ist in
Die dargestellte Ausführungsform verfügt überdies über eine Zugkraftregelung, die in diesem Fall jedoch für die Erfindung nicht relevant ist. Die von der Kraftmessdose
Solange die beschriebenen Regelungen aktiv sind, kann der Durchmesser der Wicklung
Während des Rollenwechsels wird jedoch die Durchmesserberechnung für die zu wechselnde Rolle deaktiviert und für die neue Rolle/Wicklung kann die Durchmesserberechnung auf dem üblichen Weg noch nicht erfolgen. Um währenddessen eine sinnvolle Wickelgeschwindigkeit ν1 vorgeben zu können, ist es im Stand der Technik üblich, den Ausgangsdurchmesser der neuen Wicklung durch den Bediener in die Recheneinheit eingeben zu lassen oder durch aufwändige Messvorrichtungen zu messen.During the roll change, however, the diameter calculation for the roll to be changed is deactivated and for the new roll / winding, the diameter calculation can not yet be carried out in the usual way. In order to be able to specify a meaningful winding speed ν 1 during this, it is customary in the prior art to have the starting diameter of the new winding entered by the operator into the arithmetic unit or to be measured by elaborate measuring devices.
Im Rahmen der Erfindung, welche im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wird, kann der Ausgangsdurchmesser nun anhand von ohnehin bekannten Größen berechnet werden. In the context of the invention, which is explained below with reference to a preferred embodiment, the output diameter can now be calculated on the basis of already known sizes.
In
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Gesamtlänge lges der Warenbahn
Aus dem Vergleich der beiden Geschwindigkeiten ν1 und ν2 kann bei Kenntnis des Durchmessers D2, bei Kenntnis der Ist-Tänzerlage xist (welche hier die Regelgröße ist) und Berücksichtigung der geometrischen Zusammenhänge der Durchmesser D1 der Wicklung
Bei der Betrachtung während einer Zeitspanne T ergibt sich eine Veränderung Δxist der Ist-Tänzerlage und es ergeben sich aus den Geschwindigkeiten ν1 und ν2 jeweils Drehungen der Rollen um einen Winkel Δφ1 bzw. Δφ2 und daraus: Δφ [rad], D [m], x [m]
aus (1) und (2) folgt: When viewing during a period of time T, there is a change Δx is the actual dancer position and it results from the velocities ν 1 and ν 2 respectively rotations of the rollers by an angle Δφ 1 or Δφ 2 and from this: Δφ [rad], D [m], x [m]
from (1) and (2) follows:
Somit kann der Ausgangsdurchmesser D1 der Wicklung
Im Stillstand der Warenbahn mit ν2 = 0 bzw. Δφ2 = 0 ergibt sich folgende Vereinfachung: At standstill of the web with ν 2 = 0 or Δφ 2 = 0 results in the following simplification:
In diesem Fall kann der Durchmesser durch Drehen der Rolle
Eine analoge Vereinfachung für ν1 = 0 bzw. Δφ1 = 0 und ν2 > 0 bzw. Δφ2 > 0 (Rolle
Nachfolgend wird erläutert, wie der Ausgangsdurchmesser D1 der Wicklung
Aus dem Hooke'schen Gesetz ergibt sich eine Veränderung ΔF der Bahnzugkraft aus einer Veränderung Δε der Bahndehnung:
Dabei können E-Modul und Querschnittsfläche ermittelt und als konstant angenommen werden.E-modulus and cross-sectional area can be determined and assumed to be constant.
Für die Veränderung Δε der Bahndehnung gilt: F [rad], r [m], l [m], x [m]For the change Δε of the web elongation applies: F [rad], r [m], l [m], x [m]
Mit (5) und (6): With (5) and (6):
Somit kann der Ausgangsdurchmesser D1 der Wicklung
Im Stillstand der Warenbahn mit ν2 = 0 bzw. Δφ2 = 0 ergibt sich dann folgende Vereinfachung: At standstill of the web with ν 2 = 0 or Δφ 2 = 0, the following simplification results:
In diesem Fall kann der Durchmesser durch Drehen der Rolle
Eine analoge Vereinfachung für ν1 = 0 bzw. Δφ1 = 0 und ν2 > 0 bzw. Δφ2 > 0 (Rolle
Bei einer sensorlosen Wickeleinrichtung, bspw. gemäß
Es ergibt sich dann: undIt then follows: and
Es ist zweckmäßig, die Winkelveränderungen (und damit die Längenänderung) relativ klein zu wählen, um die Warenbahn nicht zu beschädigen und/oder die Tänzerrolle oder eine Kraftmessdose in einen Anschlag zu treiben. Andererseits wird das Berechnungsergebnis umso genauer, je größer die Winkelveränderung ist, da dann sich dann Fehler (z. B. Messfehler, Rauschen) geringer auswirken. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems ist, mit einer nur kleinen Winkelveränderung den Ausgangsdurchmesser zu bestimmen. Die nur kleine Winkelveränderung ergibt sich bspw. aus einer maximal zulässigen Längenänderung (diese kann bestimmt werden, da der Aufbau der Maschine ja bekannt ist) und der Annahme, der Ausgangsdurchmesser entspräche dem größtmöglichen Durchmesser.It is expedient to choose the angle changes (and thus the change in length) relatively small in order not to damage the web and / or to drive the dancer roll or a load cell into a stop. On the other hand, the larger the angle change, the more accurate the calculation result becomes. because then then errors (eg, measurement errors, noise) lower impact. One way to solve this problem is to determine the exit diameter with only a small angle change. The only small change in angle results, for example, from a maximum permissible change in length (this can be determined since the structure of the machine is known) and the assumption that the output diameter corresponds to the largest possible diameter.
In vorteilhafter Weiterbildung kann aus dem mit der nur kleinen Winkelveränderung bestimmten Ausgangsdurchmesser eine maximal zulässige Winkelveränderung bestimmt werden. In einem zweiten Schritt wird dann der Ausgangsdurchmesser genauer bestimmt durch eine größere Winkelveränderung, die höchstens der maximal zulässigen Winkelveränderung entspricht.In an advantageous development, a maximum permissible change in angle can be determined from the output diameter determined with only a small angular change. In a second step, the starting diameter is then more accurately determined by a larger angle change, which corresponds at most to the maximum permissible angle change.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |