DE10211406A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch eines Bahnmaterials - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch eines in einer Maschine entlang einer Bewegungsbahn bewegbaren Bahnmaterials (12) vorgeschlagen, bei dem die Drehmomente (M1, M2) von Bahnantriebswalzen (10, 11) sowie die Bahngeschwindigkeiten (V1, V2) des Bahnmaterials (12) zu Beginn und am Ende wenigstens eines zu überwachenden Bahnabschnitts erfasst werden. Aus diesen Parametern wird die Bahnspannung (F) und die Dehnung (D) des Bahnmaterials (12) bestimmt, und diese Wertepaare werden daraufhin überprüft, ob sie sich in einem kritischen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kennlinie des Bahnmaterials (12) befinden. In diesem Falle wird zweckmäßigerweise entweder eine Signaleinrichtung (22, 24) und/oder eine Schalteinrichtung (23) ausgelöst, durch die eine Rückführung aus dem kritischen Bereich heraus eingeleitet wird. Hierdurch können Bahnrisse oder ein Bahnbruch auf einfache Weise sicher verhindert werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch eines in einer Maschine entlang einer Bewegungsbahn bewegbaren Bahnmaterials, beispielsweise einer Papier- oder Folienbahn, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Bei derartigen Maschinen, beispielsweise Rollenmaschinen, Rollendruckmaschinen, Umwickelmaschinen, Maschinen zur Herstellung derartigen Bahnmaterials und dergleichen, wird ein Bahnmaterial, beispielsweise eine Papier- oder Folienbahn, über eine mehr oder weniger große Anzahl von Bahnantriebswalzen und Bahnumlenkwalzen gelenkt. Dies erfolgt zum Teil mit sehr hoher Geschwindigkeit. Wenn dabei das Bahnmaterial reißt, so führt dies zu einer unangenehmen Störung des Maschinenbetriebs, da sich das gerissene Bahnmaterial in unerwünschter Weise um Antriebs- und/oder Umlenkwalzen wickeln kann. Weiterhin kann dies auch zu Verstopfungen an schmalen Durchgängen für das Bahnmaterial führen. Die gerissene Bahn muss in aufwendiger Weise wieder entfernt und die Maschine muss neu eingerichtet werden. Nicht selten führt das Reißen des Bahnmaterials auch zu Beschädigungen der Maschine, die repariert werden müssen.
• Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Zustände, die zu Bahnrissen oder Bahnbruch führen können, zu erkennen und dadurch zu vermeiden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können kritische Zustände in einfacher Weise erkannt und Gegenmaßnahmen ergriffen werden, bevor das Bahnmaterial bricht oder reißt. Die Erkennung erfolgt kontinuierlich, und Änderungen des Zustands des Bahnmaterials können sehr schnell erkannt werden. Die Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch führt zur Verringerung von Stillstandszeiten der Maschine und vermeidet aufwendige Reparatur- und Justierarbeiten.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 8 angegebenen Vorrichtung möglich.
• Als kritischer Bereich wird zweckmäßigerweise ein vorgebbarer Bereich vor der Bruchgrenze der Spannungs-Dehnungs-Kennlinie definiert. Je nach gewünschter Sicherheit kann dieser Bereich größer oder kleiner gewählt werden.
• Die erfassten Wertepaare Bahnspannung/Dehnung werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit gespeicherten Wertepaaren oder einer gespeicherten Spannungs-Dehnungs-Kennlinie verglichen, wobei bei Überschreitung der kritischen Bereichsgrenze ein Warnsignal erzeugt und/oder Maßnahmen zur Reduktion der Bahnspannung und/oder Dehnung ergriffen werden.
• Das Verfahren kann noch dadurch verfeinert werden, dass als zusätzliche Parameter die Temperatur und/oder Feuchtigkeit und/oder Materialbeschaffenheit des Bahnmaterials erfasst und zur Bildung der Wertepaare oder zur Festlegung des kritischen Bereichs herangezogen werden. Die Berücksichtigung weiterer Parameter ist ebenfalls möglich.
• Um die Risiken für einen Bahnbruch noch besser erfassen zu können, werden in vorteilhafter Weise zusätzlich Resonanzen und/oder Vibrationen und/oder Bahnmaterialschlupf bestimmt, insbesondere aus den erfassten Bahngeschwindigkeiten bzw. Bahngeschwindigkeitsverläufen. Die erfassten und diese daraus abgeleiteten Parameter werden im Hinblick auf Bruchrisiken ausgewertet und visualisiert, insbesondere kritische Parameter, Bruchrisiken und Bruchgründe. Hierzu eignet sich insbesondere ein Display.
• In vorteilhafter Weise werden auch die erfassten und daraus abgeleiteten Parameter gespeichert, vorzugsweise in Verbindung mit Prozess- und Produktionsdaten.
• In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Auswerteeinrichtung Speichermittel zur Speicherung des kritischen Bereichs oder Berechnungsmittel zur Berechnung des kritischen Bereichs enthalten.
• Weiterhin enthält die Vorrichtung zweckmäßigerweise Vergleichsmittel zum Vergleich der erfassten Werte bzw. Wertepaare mit dem kritischen Bereich.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen zu überwachenden Bahnabschnitt in einer im Übrigen nicht näher dargestellten Maschine sowie ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch eines Bahnmaterials.
• Von einer im Übrigen nicht dargestellten Maschine, beispielsweise einer Rollenmaschine, Rollendruckmaschine, Umwickelmaschine für Bahnmaterial oder Maschine zur Herstellung von bandförmigem Bahnmaterial aus Papier, Kunststoffmaterial, Folie oder dergleichen, zeigt die einzige Figur zur Vereinfachung lediglich zwei Bahnantriebswalzen 10, 11, zwischen denen ein bandförmiges Bahnmaterial 12 verläuft und in der Transportrichtung T durch Rotation der Bahnantriebswalzen 10, 11 transportiert wird. Bei diesen Bahnantriebswalzen 10, 11 kann es sich um reine Antriebswalzen entlang der Gesamtbewegungsbahn des Bahnmaterials 12 handeln und/oder Abwickelwalzen bzw. Aufwickelwalzen für das Bahnmaterial 12. Diese Bahnantriebswalzen 10, 11 werden durch Antriebsmotoren 13, 14 angetrieben.
• Der Bereich zwischen den beiden Bahnantriebswalzen 10, 11 bildet einen zu überwachenden Bahnabschnitt, wobei zwischen weiteren, nicht dargestellten Bahnantriebswalzen der Maschine weitere zu überwachende Bahnabschnitte vorgesehen sein können.
• Die Bahngeschwindigkeiten V1 und V2 des Bahnmaterials 12 zu Beginn und am Ende des zu überwachenden Bahnabschnitts werden durch Bahngeschwindigkeitssensoren 15, 16 erfasst. Weiterhin werden die beiden an den Bahnantriebswalzen 10, 11 wirkenden Drehmomente M1 und M2 durch Drehmoment-Messeinrichtungen 17, 18 erfasst. Die erfassten Parameter V1, V2, M1 und M2 werden einer Auswerteeinrichtung 19 zugeführt, die in einer praktischen Ausführung als wenigstens ein Rechner bzw. PC ausgebildet sein kann. In einer ersten Stufe 20 werden aus den erfassten Parametern die Dehnung D als Funktion der beiden Bahngeschwindigkeiten V1 und V2 sowie die Bahnspannung F aus den beiden erfassten Drehmomenten M1 und M2 bestimmt bzw. berechnet. In einer zweiten, als Vergleichsstufe ausgebildeten Stufe 21 werden die jeweils erfassten Wertepaare D-F mit gespeicherten Wertepaaren verglichen, wobei ein kritischer Bereich definiert ist, den die erfassten Wertepaare D-F nicht erreichen sollten. Wird die Zuordnung der erfassten Wertepaare D-F mit dem kritischen Bereich erkannt, so wird ein Warnsignal ausgegeben, beispielsweise mittels einer optischen Warneinrichtung 22, einer nicht dargestellten akustischen Warneinrichtung und/oder einem Display 24. Zusätzlich kann eine Schalteinrichtung 23 aktiviert werden, durch die die Dehnung D und/oder die Bahnspannung F reduziert wird, beispielsweise durch Einwirkung auf die Antriebsmotoren 13, 14, damit der kritische Bereich wieder verlassen wird, der eine erhöhte Gefahr für Bahnrisse oder Bahnbruch beinhaltet.
• Der kritische Bereich, also die entsprechenden gespeicherten Werte, können noch durch weitere Parameter beeinflusst werden, beispielsweise durch die Temperatur T, die Feuchtigkeit H oder die Art des Bahnmaterials B. Die Einwirkung dieser weiteren Parameter kann auch auf die ermittelten Werte von Dehnung D und Bahnspannung F einwirken oder eine Vergleichsfunktion verändern.
• Der kritische Bereich beginnt spätestens dann, wenn die Spannungs-Dehnungs-Kennlinie des Bahnmaterials 12 den linearen Kurvenbereich verlässt, vorzugsweise schon einen Sicherheitsabstand davor. Die Spannungs-Dehnungs-Kennlinie des Bahnmaterials kann zur rechnerischen Bestimmung der Speicherwerte für den kritischen Bereich herangezogen werden. Weiterhin ist auch eine empirische Bestimmung möglich. Der kritische Bereich, sei er nun in Form gespeicherter Werte realisiert oder durch Algorithmen, kann auch durch lernende Funktionen während des Betriebs der Maschine verändert und angepasst werden.
• Die Auswerteeinrichtung 19 kann selbstverständlich auch Daten von anderen zu überwachenden Bahnabschnitten der Maschine entgegennehmen und auswerten, so dass eine Gesamtüberwachung der Maschine bzw. des gesamten Bahnmaterials bzw. Bahnzustands erreicht wird.
• Um das Bahnbruchrisiko und Bahnbruchwarnungen und -vorhersagen noch exakter bestimmen zu können, werden aus den Bahngeschwindigkeitsverläufen Resonanzen und/oder Vibrationen und/oder der Bahnmaterialschlupf ermittelt. Diese Werte können prinzipiell auch direkt durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Aus den erfassten Parametern und aus den daraus abgeleiteten Parametern, also Resonanzen, Vibrationen bzw. Bahnmaterialschlupf, werden in der Auswerteeinrichtung die Bruchrisiken analysiert und ermittelt und auf dem Display 24 visualisiert. Dort können auch Bahnbruchvorhersagen und zur Bahnbruchvermeidung zu ergreifende Maßnahmen vorgeschlagen werden, soweit diese nicht über die Schalteinrichtung 23 automatisch eingeleitet werden oder eingeleitet werden können. Die erfassten Parameter, Parameterverläufe, abgeleiteten Parameter können in Verbindung mit Prozess- und Produktionsdaten der Maschine auch in der Auswerteeinrichtung gespeichert werden, so dass bei einem trotz der getroffenen Maßnahmen erfolgten Bahnbruch eine nachträgliche exakte Analyse möglich ist. Die gespeicherten Werte können selbstverständlich auch jederzeit auf dem Display 24 wiedergegeben werden.
• Die Auswerteeinrichtung 19 kann auch als lernendes System ausgebildet sein oder ein solches enthalten, um die Bahnbruchvorhersage durch die Ermittlung des Bahnbruchrisikos weiter verbessern zu können.

Claims (15)

1. Verfahren zur Vermeidung von Bahnrissen oder Bahnbruch eines in einer Maschine entlang einer Bewegungsbahn bewegbaren Bahnmaterials (12), bei dem die Drehmomente (M1, M2) von Bahnantriebswalzen (10, 11) sowie die Bahngeschwindigkeiten (V1, V2) des Bahnmaterials (12) zu Beginn und am Ende wenigstens eines zu überwachenden Bahnabschnitts erfasst werden, aus diesen Parametern die Bahnspannung (F) und die Dehnung (D) des Bahnmaterials bestimmt werden, und diese Wertepaare (F-D) daraufhin überprüft werden, ob sie sich in einem kritischen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kennlinie des Bahnmaterials (12) befinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Bereich ein vorgebbarer Bereich vor der Bruchgrenze der Spannungs-Dehnungs-Kennlinie ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Wertepaare (F-D) mit gespeicherten Wertepaaren oder einer gespeicherten oder berechneten Spannungs-Dehnungs-Kennlinie verglichen werden, wobei bei Überschreitung der kritischen Bereichsgrenze ein Warnsignal erzeugt und/oder Maßnahmen zur Reduktion der Bahnspannung und/oder Dehnung ergriffen werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Parameter die Temperatur (T) und/oder die Feuchtigkeit (H) und/oder die Materialbeschaffenheit des Bahnmaterials (B) erfasst und zur Bildung der Wertepaare oder zur Festlegung des kritischen Bereichs herangezogen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Resonanzen und/oder Vibrationen und/oder Bahnmaterialschlupf bestimmt werden, insbesondere aus den erfassten Bahngeschwindigkeiten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten und daraus abgeleiteter Parameter im Hinblick auf Bruchrisiken ausgewertet und visualisiert werden, insbesondere kritische Parameter, Bruchrisiken und Bruchgründe.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten und daraus algeleiteten Parameter gespeichert werden, insbesondere in Verbindung mit Prozess- und Produktionsdaten.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnantriebswalzen (10, 11) zu Beginn und am Ende wenigstens eines zu überwachenden Bahnabschnitts mit Drehmoment- Messeinrichtungen (17, 18) versehen sind, dass Bahngeschwindigkeits-Messeinrichtungen (15, 16) zu Beginn und am Ende dieses Bahnabschnitts angeordnet sind, dass die Messeinrichtungen (15-18) mit einer Auswerteeinrichtung (19) zur Bestimmung der Bahnspannung (F) und der Dehnung (D) des Bahnmaterials verbunden sind, und dass die Auswerteeinrichtung (19) mit bei Erreichen eines kritischen Bereichs der Spannungs- Dehnungs-Kennlinie des Bahnmaterials oder bei Erkennen von sonstigen Bahnbruchrisiken auslösbaren Signal- und/oder Schaltmitteln (22, 23, 24) zur Reduktion der Bahnspannung und/oder der Dehnung versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) Speichermittel zur Speicherung des kritischen Bereichs enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung Berechnungsmittel zur Berechnung des kritischen Bereichs enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) Vergleichsmittel (21) zum Vergleich der erfassten Werte mit dem kritischen Bereich oder den Werten des kritischen Bereichs enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Messeinrichtungen mit der Auswerteeinrichtung (19) verbunden sind, insbesondere Messeinrichtungen für die Temperatur (T), die Feuchtigkeit (H) und die Materialbeschaffenheit des Bahnmaterials (B).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) Mittel zur Bestimmung von Resonanzen und/oder Vibrationen und/oder Bahnmaterialschlupf, insbesondere aus den erfassten Bahngeschwindigkeiten, besitzt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (19) Berechnungsmittel für das Bruchrisiko und die Bruchvorhersage besitzt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalmittel ein Display (24) zur Wiedergabe von Parametern und/oder Bruchrisiken und/oder Bruchvorhersagen und/oder Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von Bahnbruch aufweisen.