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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Drehmomentstörungen an einer angetriebenen rotierenden Walze einer Bahnzugkraftstelleinrichtung.
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Stand der Technik
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Die Steuerung/Regelung einer Bahnspannung bzw. Zugkraft in der Warenbahn in Bahnspannungsabschnitten von bahnbearbeitenden Maschinen, wie z. B. Druckmaschinen, kann durch eine Steuerung des Antriebsmoments (Drehmoments) von Antrieben von die Warenbahn transportierenden Walzen erfolgen.
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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 Bahnspannung über eine Begrenzung bzw. Vorgabe von Antriebsmomenten gesteuert wird. Die Steuerung kann im offenen Regelkreis (ohne Istwertrückführung) oder im geschlossenen Regelkreis (mit Istwertrückführung) stattfinden. Eine Steuerung im geschlossenen Regelkreis wird auch als Regelung bezeichnet. Zudem ist die Erfindung nicht auf Bahnspannungseinstellungen mit begrenzten bzw. vorgegebenen Antriebsmoment beschränkt, sondern auch für Bahnspannungsanwendungen anwendbar, in denen eine möglichst geringe Drehmomentwelligkeit eines unterlagerten Drehmoment- bzw. Stromregelkreis gefordert ist. Dies ist beispielsweise im Stand der Technik der Fall, wenn ein überlagerter Bahnspannungsregler einen Drehzahlsollwert mehr oder weniger direkt beeinflusst (und damit einen Drehmomentwert nur mittelbar beeinflusst). Grundsätzlich ist aber in diesen Fällen die Genauigkeitserhöhung geringer als bei Anwendungen mit Drehmomentbegrenzung bzw. Drehmomentvorgaben. Aus diesem Grunde wird die Erfindung in Folge anhand von drehmomentbegrenzten Anwendungen erläutert.
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Die Erfindung ist 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.
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Bahnspannungssteuerprozesse, die auf einer Steuerung des Antriebsmoments basieren, können insbesondere bei einer Zugkraftsteuerung ohne Istwertrückführung (sensorlos) in einem Bahnzugkraftstellwerk als Bahnzugkraftstelleinrichtung, bei einer Zugkraftsteuerung mit Istwertrückführung (also Regelung) in einem Wickler als Bahnzugkraftstelleinrichtung oder bei einer Zugkraftsteuerung ohne Istwertrückführung (sensorlos) in einem Wickler als Bahnzugkraftstelleinrichtung eingesetzt werden. Möglichkeiten für solche Zugkraftsteuerungen in Wicklern sind beispielsweise in der
DE 10 2011 117 358.0 auf die hinsichtlich näherer Details verwiesen wird. Eine Drehzahl als Steuergröße wird dann durch ein Antriebsmoment ersetzt.
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Bei diesen Prozessen gibt der Antrieb (ein Elektromotor, z. B. ein Servomotor) ein durch eine Steuereinrichtung (”Prozessregler”) vorgegebenes Antriebsmoment ab. In der Warenbahn entspricht dann die Zugkraft dem abgegebenen Antriebsmoment abzüglich jeglicher Verluste, die beispielsweise durch Reibung (z. B. Lagerreibung, Zahnflankenreibung, Zahnriemenreibung, ...), Getriebefehler, Übertragungsverluste (z. B. Verluste im Zahnriemen, ...) usw. hervorgerufen werden. Die Zugkraft reagiert sehr empfindlich auf Ungenauigkeiten im Antriebsmoment.
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Bei Direktantrieben (d. h. ohne Getriebe) können Antriebsmomentstörungen auch auf der Lastseite (bei Direktantrieb: Motorseite = Lastseite) in Abhängigkeit vom Lastwinkel ermittelt und – vergleichbar mit einer Rastmomentkompensation – vorgesteuert werden. Dies wird prinzipiell in der
DE 10 2007 003 695 B4 beschrieben.
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Um nun eine möglichst geringe Störung der Steuerung der Zugkraft in der Warenbahn in dem Bahnspannungsabschnitt zu erhalten, soll erreicht werden, dass das auf der Lastseite (also an der Walze) vorhandene Antriebsmoment auch bei von der Motordrehzahl abweichender Drehzahl möglichst ungestört ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Reduzierung von Drehmomentstörungen an einer angetriebenen rotierenden Walze einer Bahnzugkraftstelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung reduziert Störungen des Antriebsmoments auf der Lastseite und damit Störungen der Steuerung der Zugkraft in der Warenbahn, indem regelungstechnische Störungen auf dem Antriebsstrang zwischen Elektromotor und Walze reduziert werden.
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Wie erläutert, reagieren Bahnspannungssteuerprozesse, insbesondere diejenigen, die auf einer Steuerung des Antriebsmoments basieren, empfindlich auf Störungen dieses Antriebsmoments. Diese werden jedoch oftmals nicht vom Elektromotor selbst verursacht, sondern treten erst im mechanischen Antriebsstrang zwischen Elektromotor und Walze auf.
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Bevorzugte Anwendungsgebiete sind Bahnzugkraftstelleinrichtungen in Bahnbearbeitungsmaschinen. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz in einer Wickeleinrichtung. Eine Bahnzugkraftstelleinrichtung beinhaltet eine angetriebene Walze (z. B. Wickelkernwalze eines Zentrumswicklers, Zug- oder Tragwalze bei einem Umfangswickler oder Zugwalze eines Bahnzugkraftstellwerks), einen Elektromotor, einen Antriebsstrang mit rotierenden Antriebsstrangelementen zwischen Elektromotor und Walze, eine Bahnzugkraftregelung (z. B. in einer Bewegungssteuerung (MotionControl) bzw. speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)), die auf den Antrieb wirkt, und gegebenenfalls Messglieder zur Messung einer die Bahnzugkraft repräsentierenden Größe (z. B. die Bahnzugkraft selbst, eine Position einer Tänzerwalze usw.).
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Bisher wird der Betrieb allenfalls auf ein möglichst ungestörtes (insbesondere glattes bzw. konstantes) Antriebsmoment auf der Motorseite optimiert, nicht jedoch auf ein möglichst ungestörtes Antriebsmoment auf der Lastseite. Störungen, die auf den Antriebsstrang einwirken, werden demnach direkt auf die Walze und somit die Zugkraft weitergegeben. Im Rahmen der Erfindung werden nun diese Störungen auf den Antriebsstrang reduziert. Der Antriebsstrang weist ein oder mehrere Antriebsstrangelemente auf, insbesondere aus der Gruppe Übertragungswellen, Getriebe, Bremsen und Kupplungen.
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Zur Reduzierung der Störungen im lastseitigen Antriebsmoment sollten zweckmäßigerweise alle an der Drehmomenterzeugung und -übertragung beteiligten Elemente beginnend beim Elektromotor und endend bei der Walze entstört werden.
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Es können Motoren mit möglichst geringer Momentenwelligkeit verwendet werden, diese sind jedoch relativ teuer und reduzieren nur motorseitige Störungen.
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Zweckmäßigerweise wird eine motorseitige Rastmomentkompensation eingesetzt. Bei der Rastmomentkompensation wird eine motorwinkelabhängige Momentenvorsteuerung durchgeführt, wobei die Vorsteuerwerte durch eine Messfahrt ermittelt werden können. Als Vorsteuerwerte können beispielsweise Reglerausgangswerte aufgenommen werden, die dann für die Kompensation als Vorsteuerung auf den Regelerausgang aufgeschaltet werden. Beispielsweise kann einem Drehzahlregler ein Momentenregler oder Stromregeler unterlagert sein, wobei in einem solchen Fall zweckmäßigerweise die Drehzahlreglerausgangswerte (welche wiederum neue Sollwerte für den unterlagerten Regler darstellen) als Vorsteuerwerte aufgenommen werden. Die Rastmomentkompensation wird zweckmäßigerweise mittels einer Kennlinie ausgeführt, wobei die x-Achse der Kennlinie dem Motorwinkel und die y-Achse einem Korrekturwert, der z. B. als additiver Momentensollwert aufgeschaltet (vorgesteuert) wird, entspricht. Mittels der Rastmomentkompensation können jedoch nur Störungen des Motors kompensiert werden, die mit derselben Drehzahl (bzw. derselben Ordnung) wie die Motorwelle oder mit einer Oberwellendrehzahl (bzw. geradzahligen höheren Ordnungen) auftreten. Getriebe mit anderen Übersetzungsverhältnissen oder mit Untersetzung, die bei solchen Walzenantrieben überwiegend eingesetzt werden, können nicht entstört werden.
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Die Erfindung kann vorteilhaft das Antriebsmoment auch bei Getriebeübersetzungen, die nicht zu einer Oberwellendrehzahl führen, oder bei Getriebeuntersetzungen entstören, was z. B. von der Rastmomentkompensation nicht geleistet werden kann. Mit der Erfindung werden somit insbesondere Antriebsmomentstörungen reduziert, die nicht motordrehzahlbezogen (oder ein ganzzahliges Vielfaches davon) sind. Die Erfindung erweitert somit das in der
DE 10 2007 003 695 B4 für Direktantriebe beschriebene Konzept auf diese Fälle.
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Im Rahmen der Erfindung wird das Soll-Antriebsmoment (insbesondere durch Vorgabe des Antriebsstroms) für den Elektromotor des Antriebs der Bahnzugkraftstelleinrichtung zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt (sog. Betriebsphase) elementdrehwinkelabhängig durch Beaufschlagung mit Vorsteuerwerten variiert, die zu einem ersten, früheren Zeitpunkt (sog. Adaptionsphase) durch elementdrehwinkelabhängiges Bestimmen des Antriebsmoments an wenigstens einem nicht mit der Drehzahl der Motorwelle rotierenden Antriebsstrangelement (einzelnes Bauteil oder Baugruppe aus mehreren Bauteilen) des Antriebsstrangs bestimmt worden sind. Der Ort der Messung wird im Folgenden auch als ”Zwischenpunkt” bezeichnet.
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Mit anderen Worten wird somit für das wenigstens eine nicht mit der Drehzahl der Motorwelle rotierende Antriebsstrangelement eine Kompensationsfunktion implementiert, deren Winkelabhängigkeit (x-Achse der Kompensationsfunktion) mit genau der Drehzahl des Antriebsstrangelements dreht. Die Momentenstörung an dem Antriebsstrangelement wird bereits in einem anderen Winkel-Koordinatensystem als die Motorwelle aufgenommen, oder alternativ können die Momenten- und Winkelistwerte, die zur Ermittlung der Kompensationstabelle benötigt werden, auch aus den motorwellenseitigen Größen auf das Antriebsstrangelement umgerechnet werden, z. B. mittels elektronischer Getriebefunktionen.
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Vorteilhafterweise wird die Erfindung also in zwei Stufen bzw. Phasen durchgeführt. In einer ersten Phase (sog. Adaptionsphase) werden Antriebsmomentstörungen (beispielsweise als Drehzahlstörungen) an dem wenigstens einen nicht mit der Drehzahl der Motorwelle rotierenden Antriebsstrangelement drehwinkelabhängig bestimmt und in einer zweiten Phase (sog. Betriebsphase) wird der Elektromotor so betrieben, dass die Antriebsmomentstörungen vorgesteuert werden. Die Bestimmung erfolgt zweckmäßigerweise durch Aufnehmen von Reglerausgangswerten (z. B. Antriebsmoment- oder Motorstrom-Sollwerten) einer Drehzahlregelung, welche Drehzahlungenauigkeiten kompensieren. Diese Reglerausgangswerte werden als Vorsteuerwerte aufgenommen und gespeichert und in der Betriebsphase auf den Drehzahlreglerausgang vorgesteuert.
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Die Adaption wird wenigstens einmal durchgeführt, insbesondere unmittelbar nach dem Einbau der Bahnzugkraftstelleinrichtung in eine Bahnbearbeitungsmaschine. Die Adaption kann auch regelmäßig durchgeführt werden, bspw. in Abhängigkeit von der Betriebsdauer. Sie wird beispielsweise mehrfach im Maschinenleben durchlaufen. Die Häufigkeit kann insbesondere von der Alterung der Bahnzugkraftstelleinrichtung abhängig gemacht werden.
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Sind in dem Antriebsstrang mehrere nicht mit der Drehzahl der Motorwelle rotierende Antriebsstrangelemente mit untereinander unterschiedlichen Drehzahlen vorhanden, wird zweckmäßigerweise das Antriebsmoment für jedes dieser Antriebsstrangelemente korrigiert.
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Vorteilhafterweise wird die Auflösung der Winkelabhängigkeit (also die Schrittweite der x-Achse) in Abhängigkeit von den zu kompensierenden Störfrequenzen vorgegeben. Sind in dem Antriebsstrang Getriebe mit bekannten Übersetzungsverhältnissen vorhanden, so kann die Auflösung anhand der Übersetzungsverhältnisse gewählt werden, da die Ordnungen möglicherweise auftretender Störungen aus der Übersetzung errechnet werden können. Zweckmäßigerweise werden je Umdrehung des nicht mit der Drehzahl der Motorwelle rotierenden Antriebsstrangelements mindestens so viele Winkelschritte vorgesehen, um eine Störung mit der niedrigsten Ordnung des Übersetzungsverhältnisses zu kompensieren.
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Sind die Übersetzungsverhältnisse nicht bekannt, so können mittels Fourier- (z. B. FFT) bzw. Ordnungsanalyse die auftretenden Störfrequenzen bzw. Störordnungen (d. h. die Übersetzungsverhältnisse) ermittelt werden. Dazu wird beispielsweise auf Motor- oder Lastseite das Antriebsmoment bzw. die Drehzahl gemessen und deren Oberwellen ausgewertet. Ordnungen, die ganzzahlige Vielfache der gemessenen Seite (z. B. Motorseite) sind, können direkt mit einer Kompensationsfunktion (z. B. Motorseite → Rastmomentkompensation) vorgesteuert werden. Ordnungen, die nicht ganzzahlige Vielfache sind, können im Rahmen der Erfindung in einer auf die Drehzahl des Antriebsstrangelements bezogenen Kompensationsfunktion berücksichtigt werden.
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Je nach Aufbau des Antriebsstrangs können hohe Ordnungen in den Störungen auftreten, die möglicherweise eine sehr feine Auflösung der Winkelabhängigkeit erfordern würden, was gegebenenfalls die Speicher- und/oder Rechenkapazität der ausführenden Recheneinheit (insbesondere ein Antriebsregler eines elektrischen Antriebs) überfordert. Insbesondere in einem solchen Fall werden zweckmäßigerweise diejenigen Ordnungen ausgewählt, deren Entstörung zu einem möglichst optimalen Gesamtergebnis führt. Als Auswahlkriterium kann dabei herangezogen werden:
- – Störamplitude: Es werden die Ordnungen mit der größten Amplitude ausgewählt.
- – Störfrequenzen: Es werden möglichst niedrige Ordnungen ausgewählt, da sich niedrige Frequenzen oft störender auf den Prozess auswirken.
- – Kenntnis der Getriebeübersetzungen: Bei Kenntnis der Getriebeübersetzungen können diese Ordnungen gezielt ausgewählt werden
- – Kenntnis von mechanischen Resonanzfrequenzen: Sind mechanische Resonanzfrequenzen des Antriebsstrangs bekannt, so können diese gezielt ausgewählt werden. Beispielsweise könnte eine Resonanzfrequenz eines Zahnriemens besonders kompensiert werden.
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Die Messwerte, anhand derer während der Adaption die Kompensationsfunktion bestimmt wird (z. B. Lageistwert eines z. B. motorseitigen, zwischenpunktseitigen oder lastseitigen Gebers für die Winkelmessung und Drehzahlbestimmung), können bei der Adaption zum Bestimmen einer Kompensationsfunktion gefiltert werden. Es bietet sich eine Frequenzfilterung mit einem Bandpass an, um genau diejenigen Störfrequenzen durchzulassen, die kompensiert werden sollen (d. h. andere Frequenzen sollen unterdrückt bzw. gedämpft werden).
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Insgesamt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung von Drehmomentstörungen an einer angetriebenen rotierenden Walze einer Bahnzugkraftstelleinrichtung bereit, bei dem eine oder mehrere Kompensationsfunktionen vorhanden sind, die – je nach im Antriebsstrang vorhandenen Getrieben – an einem oder mehreren Zwischenpunkten im Antriebsstrang Stördrehzahlen kompensieren. Diese Stördrehzahlen sind weder motorseiten- noch lastseitensynchron. Die Kompensationsfunktionen können durch eine Mess- bzw. Einlernfunktion erzeugt bzw. bestimmt werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät einer Bahnbearbeitungsmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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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.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die 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.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Bearbeitungsmaschine mit einem Abwickler, einer Bahnzugkraftmesseinrichtung und einem Einzugswerk.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Ohne Einschränkung wird nachfolgend eine Bahnzugkraftregelung für einen Abwickelvorgang beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung ebenso für einen Aufwickelvorgang verwendbar ist.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer bahnbearbeitenden Maschine 100 schematisch dargestellt, wobei eine Warenbahn 101 von einem als Zentrumswickler ausgebildeten Abwickler abgewickelt wird und über eine Bahnzugkraftmesseinrichtung 110 einem Einzugswerk 103 zugeführt wird. Auf einer Wickelkernwalze 102 des Abwicklers ist eine Warenbahnrolle 104 mit einem Durchmesser D aufgewickelt, der sich während des Abwickelns kontinuierlich reduziert.
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Der Abwickler umfasst neben der Wickelkernwalze 102 auch den zugehörigen Antrieb 120, hier einen Servomotor mit Antriebsregler 121, und einen Antriebsstrang 130 zwischen Antrieb und Wickelkernwalze 102. Der Antriebsregler 121 steuert den Servomotor auf Grundlage von Sollwert-Eingangssignalen (z. B. Antriebsmoment oder Drehzahl) entsprechend an, stellt also insbesondere den passenden (drehmomentbildenden) Strom bereit. Herkömmliche Antriebsregler verfügen über Prozessoren und Speicher und sind in gewissem Rahmen programmierbar. Sie verfügen insbesondere über Regelungsmöglichkeiten der Drehzahl und/oder des Motorstroms.
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Der Antriebsstrang 130 umfasst hier die Motorwelle 131, ein Getriebe 132 mit einer beispielhaften Getriebeuntersetzung sowie eine Wicklerwelle 133, die drehfest mit der Wickelkernwalze 102 verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft anwendbar, wenn ein oder mehr Getriebe im Antriebsstrang vorhanden sind.
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Der Servomotor wendet ein motorseitiges Antriebsmoment MM auf, das hier im Rahmen der Bahnzugkraftregelung als Steuergröße dient. Das motorseitige Antriebsmoment MM führt durch Untersetzung, Verluste und Störungen zu einem lastseitigen Antriebsmoment ML an der Wickelkernwalze 102. Für eine gut funktionierende Bahnzugkraftregelung soll dieses lastseitige Antriebsmoment ML möglichst störungsfrei sein.
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Die Bahnzugkraftmesseinrichtung 110 umfasst zwei ortsfeste Umlenkrollen 111 sowie eine Messwalze mit Kraftsensor (z. B. Kraftmessdose) 112, die eine Bahnzugkraft F bestimmt. Der Bahnzugkraft-Istwert F wird erfasst und an eine Regeleinrichtung (Recheneinheit) 150 übermittelt, welche zur Regelung der Bahnzugkraft eingerichtet ist. Dazu ist das Antriebsmoment MM von der Regeleinrichtung 150 beeinflussbar. Zwischen dem Abwickler 102 und dem Einzugswerk 103 ist ein Bahnspannungsabschnitt A1 mit einer Bahnzugkraft S1 ausgebildet (auch als Bahnzugmessungsabschnitt bezeichnet), dessen Bahnzugkraft S1 durch Vorgabe des motorseitigen Antriebsmoments MM von der Regeleinrichtung 150 eingestellt wird.
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Bei der dargestellten Struktur mit Zugkraftregelung wird die Bahnspannung durch die geregelte Wickelkernwalze 102 in die Warenbahn eingeprägt. Ein Tänzer ist dabei nicht notwendig. Die Bahnzugkraftmesseinrichtung 110 dient dazu, den Regelkreis des Bahnspannungsreglers zu schließen. Der Regler stellt dabei das motorseitige Antriebsmoment MM, welches dann auf diesen Wert begrenzt wird, oder eine additive Drehzahl des Antriebs, wobei das Moment dann nicht begrenzt wird. Eine Regelung des Antriebsmoments wird geeigneterweise bei steifen Bahnmaterialien angewandt (z. B. Papier, Metall, ...), eine Regelung der Drehzahl ohne Momentenbegrenzung wird geeigneterweise bei sehr weichen Bahnmaterialien angewandt (z. B. Folien, Stoff, ...). Eine Struktur mit Zugkraftregelung wird bei sauber laufendem Bahntransport eingesetzt bzw. bei weichen Materialien, da diese eine Unrundheit leichter aufnehmen können. Im Gegensatz zur sensorlosen Steuerung wird durch die Bahnzugkraftregelung eine genauere Bahnspannung erreicht, da Störgrößen wie z. B. Reibung durch den Regelkreis erfasst und ausgeregelt werden.
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Bei einer sensorlosen Struktur (d. h. gemäß 1, jedoch ohne Bahnzugkraftmesseinrichtung) wird die Bahnspannung durch die drehzahlgeregelte Wickler- bzw. Bahnspannungsregelachse in die Warenbahn eingeprägt. Ein Tänzer ist dabei nicht notwendig. Eine Kraftmessung ist nicht vorhanden, die Bahnspannung wird anhand des Antriebsmoments gesteuert. Eine sensorlose Steuerung enthält keinen geschlossenen Bahnspannungsregelkreis, sondern basiert auf einer gezielten Einstellung des Antriebsmoments. Sie besitzt jedoch den Vorteil der Einfachheit, da keinerlei Mechanik (Tänzer bzw. Kraftmessdose) und Messglieder (Tänzerhöhenmessung, Kraftmessung) benötigt werden. Sie ist relativ ungenau, da Störungen nicht erfasst und somit auch nicht von einem Regler gegengesteuert werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden Drehmomentstörungen an der Wickelkernwalze 102 folgendermaßen reduziert:
Vorzugsweise werden zu einem ersten, früheren Zeitpunkt die Kompensationsfunktionen sukzessive von der Motorwelle 131 in Richtung Last 102 eingestellt.
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Dazu wird zunächst der Servomotor 120 mit seiner Motorwelle 131 vom Getriebe 132 getrennt, beispielsweise über eine vorhandene Kupplung. Anschließend kann eine bekannte Rastmomentkompensation an einem Messpunkt P1 stattfinden, um motorwellenbezogene Störungen zu reduzieren. Dabei werden beispielsweise Strom-Vorsteuerwerte (beispielsweise q-Wert des Stromvektors) für den Servomotor bestimmt.
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In einem nächsten Schritt wird das Getriebe 132 mit der Motorwelle 131 drehfest verbunden. Das Getriebe wird an einem Messpunkt P2 abtriebsseitig an einer Getriebeabtriebswelle 132' rotierendes Antriebsstrangelement mit einem Drehwinkelsensor oder Drehzahlsensor ausgerüstet, um eine Adaption durchzuführen. Dabei wird mit kompensiertem Rastmoment beispielsweise eine Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 132' als ein nicht mit der Drehzahl des Elektromotors rotierendes Antriebsstrangelement in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Getriebeabtriebswelle 132' erfasst.
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Verfügt der Antriebsregler 121 über die Möglichkeit einer Drehzahlregelung, können die Vorsteuerwerte aus dem (internen) Drehzahlreglerausgang, welcher meist ein additiver Soll-Antriebsmoment- oder Soll-Stromwert ist, bestimmt werden, welche in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Getriebeabtriebswelle 132' als erste Kompensationsfunktion gespeichert werden. Diese erste Kompensationsfunktion wird während der Betriebsphase, zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt, zur Entstörung des Antriebsmoments verwendet, indem es in die Ansteuerung des Servomotors 120 (in diesem Fall als Strom-Vorsteuerwerte) einfließt.
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Anschließend wird die Getriebeabtriebswelle 132' mit der Wicklerwelle 133 drehfest verbunden. Die Wicklerwelle 133 oder die Wickelkernwalze 102 werden an einem beispielhaften Messpunkt P3 mit einem Drehzahlsensor ausgerüstet, um eine weitere Adaption durchzuführen. Dabei wird mit aktivierter Rastmomentkompensation und mit aktivierter erster Kompensationsfunktion beispielsweise eine Drehzahl der Wickelkernwalze 102 als ein weiteres nicht mit der Drehzahl des Elektromotors rotierendes Antriebsstrangelement in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Wickelkernwalze 102 erfasst. Wie oben, können nun erneut die Drehzahlreglerausgangswerte als Vorsteuerwerte in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Wickelkernwalze 102 als Vorsteuerwerte für eine zweite Kompensationsfunktion gespeichert werden. Auch diese zweite Kompensationsfunktion wird während der Betriebsphase, zu dem zweiten, späteren Zeitpunkt, zur Entstörung des Antriebsmoments verwendet, indem sie in die Ansteuerung des Servomotors 120 (in diesem Fall als Strom-Vorsteuerwerte) einfließt.
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Der jeweils genannte Drehwinkel des nicht mit der Drehzahl des Elektromotors rotierenden Antriebsstrangelements kann insbesondere bei Kenntnis der Getriebeübersetzung aus dem Motordrehwinkel bestimmt werden, der üblicherweise bekannt ist. Alternativ kann an den Messpunkten auch ein Drehwinkelsensor vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011117358 [0005]
- DE 102007003695 B4 [0007, 0017]
