DE10322098B4 - Method and device for controlling the web speed on a transport device for webs - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit an einer Transportvorrichtung
für Warenbahnen,
wobei die Warenbahn mindestens einen Bahnabschnitt mit einer ersten
zufördernden
Klemmstelle und einer nachfolgenden abfördernden Klemmstelle durchläuft, und
mindestens eine Klemmstelle mit einem elektrisch regelbaren Antrieb
ausgestattet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– vor der
zufördernden
Klemmstelle (K1) die Bahnspannung (σ1ist)
gemessen wird,
– an
der zufördernden
Klemmstelle (K1) die Bahngeschwindigkeit (v1)
erfasst wird,
– die
Bahnspannung (σ2soll) zwischen den beiden Klemmstellen (K1,
K2) als Sollwertgröße vorgegeben
wird,
– der
Elastizitätsmodul
(E) der Warenbahn (WB) als Hilfsregelgröße durch Messungen an der laufenden
Bahn erfasst oder extern zur Verfügung gestellt wird,
– dann die
Werte der gemessenen Bahnspannung (σ1ist), der
vorgegebenen Bahnspannung (σ2soll) und des Elastizitätsmoduls (E) in einer Stufe
zur Sollwertgenerierung verarbeitet werden, die den Antrieb der
abfördernden
Klemmstelle (K2) ständig so
steuert, dass sich die Bahngeschwindigkeit (v2)
an der abfördernden
Klemmstelle (K2) nach der...Method for controlling the web speed on a transport device for webs, wherein the web passes through at least one web section with a first conveying nip and a subsequent discharging nip, and at least one nip is equipped with an electrically controllable drive,
characterized in that
The web tension (σ 1ist ) is measured before the conveying nip (K1),
- the web speed (v 1 ) is detected at the conveying nip (K1),
- the web tension (σ 2soll ) between the two clamping points (K1, K2) is specified as a setpoint value,
The modulus of elasticity (E) of the material web (WB) is recorded as an auxiliary control variable by measurements on the running web or provided externally,
- Then the values of the measured web tension (σ 1ist ), the predetermined web tension (σ 2soll ) and the modulus of elasticity (E) are processed in a stage for setpoint generation, which constantly controls the drive of the abfördernden nip (K2) so that the web speed (v 2 ) at the discharging clamping point (K2) after the ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit an einer Transportvorrichtung für Warenbahnen, wobei die Warenbahn mindestens einen Bahnabschnitt mit einer ersten zufördernden Klemmstelle und einer nachfolgenden abfördernden Klemmstelle durchläuft, und mindestens eine Klemmstelle mit einem elektrisch regelbaren Antrieb ausgestattet ist.The The invention relates to a method and a device for controlling the web speed at a transport device for webs, wherein the web has at least one web section with a first feeding-in Run through clamping point and a subsequent promotional clamping point, and at least one nip with an electrically controllable drive Is provided.
Bei den Warenbahnen handelt es sich beispielsweise um fortlaufende Materialbahnen aus Papier, Folie oder Stoff. Um einen problemlosen Betrieb der Transportvorrichtung sowie eine gute Qualität der hergestellten Warenbahn, z.B. einer bedruckten Papierbahn, zu gewährleisten, sind die Spannung und die Geschwindigkeit der Warenbahn innerhalb eines bestimmten Bereichs relativ konstant zu halten.at the webs are, for example, continuous webs made of paper, foil or fabric. To ensure trouble-free operation of the Transport device and a good quality of the produced web, e.g. To ensure a printed paper web, are the voltage and the speed of the web within a given one Range relatively constant.
Zur Erzielung einer guten Druck- bzw. Bildqualität müssen bei dem Druck mehrfarbiger Bilder in Druckmaschinen die Teilbilder des Mehrfarbendruckes, die in aufeinanderfolgenden Druckeinheiten von der jeweiligen Druckform auf die laufende Bahn übertragen werden, hinsichtlich Bildgröße und Bildlage aufeinander passen. Auf ihrem Weg durch die Druckmaschine durchläuft die zu bedruckende Bahn sogenannte Klemmstellen, die beispielsweise als angetriebene Walzen oder Zylinder ausgebildet sind. An diesen Stellen wirken auf die laufende Bahn Reibungskräfte und/oder Haftungskräfte infolge einer Umschlingung der Walzen durch die Bahn. Dadurch können sich vor und hinter der Klemmstelle unterschiedliche Bahnspannungen und Bahngeschwindigkeiten einstellen.to Achieving good print or image quality must be multicolored when printing Images in printing presses the partial images of multicolor printing, the in successive printing units of the respective printing form transferred to the running track be, in terms of image size and position on each other fit. On her way through the printing press goes through the to be printed web so-called clamping points, for example are designed as driven rollers or cylinders. At this Locations act on the moving web friction forces and / or adhesion forces as a result a wrap of the rollers through the web. This can help before and behind the terminal point different web tension and Set web speeds.
Es sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die sich die Aufgabe gestellt haben, mittels Regel- oder Steuereinrichtungen eine möglichst gleichmäßige Bahnspannung und Bahngeschwindigkeit zu erzielen.It are state-of-the-art solutions known who have made the task by means of rule or Control devices one possible uniform web tension and to achieve web speed.
So
wird in der
Aus
der
In
der
Die
In
der
Diese Lösungen des Standes der Technik sind entweder mit einem hohen Aufwand verbunden oder kompensieren die erfassten Störgrößen nicht.These solutions The prior art are either associated with a high cost or do not compensate the detected disturbances.
In
der
Das zyklische Beschleunigen bzw. Verzögern bewirkt zudem eine zyklische Arbeitsweise, die ebenfalls nicht für alle Verarbeitungsmaschinen geeignet ist.The cyclic acceleration or deceleration also causes a cyclic Working method, which is also not for all processing machines suitable is.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit einer Warenbahn zu schaffen, die bei großem Einsatzgebiet und relativ geringem Aufwand die bei Geschwindigkeits- oder Bahnspannungsänderungen auftretenden Störgrößen stark minimieren bzw. ganz vermeiden und eine gleichmäßige Förderung der Warenbahn ermöglichen.The The object of the invention is a method and a device to control the web speed of a web, the at large Field of application and relatively little effort or web tension changes strong disturbances occur minimize or completely avoid and allow a uniform conveying of the web.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe jeweils durch die Merkmale der Hauptansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention Task solved in each case by the features of the main claims. Further embodiments emerge from the dependent claims.
Verfahrensgemäß wird vor der zufördernden Klemmstelle die Bahnspannung und an der zufördernden Klemmstelle die Bahngeschwindigkeit gemessen. Die Bahnspannung zwischen den beiden Klemmstellen wird als Sollwert vorgegeben. Der Elastizitätsmodul der Warenbahn ist eine Hilfsregelgröße und wird durch Messungen an der laufenden Bahn erfasst oder extern zur Verfügung gestellt. Die Werte der gemessenen Bahnspannung, der vorgegebenen Bahnspannung und des Elastizitätsmoduls werden schließlich in einer Stufe zur Sollwertgenerierung verarbeitet, die den Antrieb der abfördernden Klemmstelle ständig mit der unter Berücksichtigung der Bahnspannung und des Elastizitätsmoduls an der abfördernden Klemmstelle bestimmten Bahngeschwindigkeit steuert.Proceeding according to will the facilitator Clamp the web tension and at the zufördernden nip the web speed measured. The web tension between the two clamping points is called Setpoint specified. The modulus of elasticity of the web is a Auxiliary control variable and will recorded by measurements on the moving web or provided externally. The values of the measured web tension, the given web tension and the modulus of elasticity finally become processed in a stage for setpoint generation, the drive the encouraging Nip constantly with the under consideration the web tension and the modulus of elasticity at the conveying off Terminal point controls certain web speed.
Ebenso ist die Berücksichtigung der Bahndehnung möglich. Dabei wird auch vor der zufördernden Klemmstelle die Bahnspannung und an der zufördernden Klemmstelle die Bahngeschwindigkeit erfasst. Die Bahndehnung zwischen den beiden Klemmstellen wird als Sollwert vorgegeben. Der Elastizitätsmodul der Warenbahn ist eine Hilfsregelgröße und wird durch Messungen an der laufenden Bahn erfasst oder extern zur Verfügung gestellt. Dann werden die Werte der gemessenen Bahnspannung, der vorgegebenen Bahndehnung und des Elastizitätsmoduls in einer Stufe zur Sollwertgenerierung verarbeitet, die den Antrieb der abfördernden Klemmstelle ständig mit der unter Berücksichtigung der Bahndehnung und des Elastizitätsmoduls an der abfördernden Klemmstelle bestimmten Bahngeschwindigkeit steuert.As well is the consideration the web elongation possible. It is also before the zufördernden nip the web tension and at the zufördernden Nip detects the web speed. The web stretch between the two clamping points is specified as a setpoint. The modulus of elasticity the web is an auxiliary control variable and is determined by measurements recorded on the running track or provided externally. Then the values of the measured web tension, the given Web elongation and elastic modulus processed in a stage for setpoint generation, the drive the abfördernden nip with constantly the under consideration the web elongation and the modulus of elasticity at the conveying off Terminal point controls certain web speed.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen die Bestimmung des Elastizitätsmoduls bei Veränderung der Bahnspannung bzw. der Bahndehnung vor.Further Embodiments of the invention see the determination of the modulus of elasticity with change the web tension or the web elongation before.
Bei Vorhandensein mehrerer, von der Warenbahn durchlaufener, Bahnabschnitte mit je einer zufördernden Klemmstelle und einer abfördernden Klemmstelle wird die Bahngeschwindigkeit an jeder abfördernden Klemmstelle nach den angeführten Berechnungsvorschriften bestimmt.at Presence of several, traversed by the web, track sections each with a zufördernden Nip and a promotional Nip will reduce the web speed at each Clamping point according to the cited Calculation rules determined.
Möglich ist auch, anstelle der Bahngeschwindigkeit die Drehzahl an der zufördernden Klemmstelle zu bestimmen und anstelle der Bahngeschwindigkeit an der abfördernden Klemmstelle die Drehzahl unter Berücksichtigung der Bahnspannung und des Elastizitätsmoduls und/oder der Bahndehnung und des Elastizitätsmoduls zu ermitteln.Is possible also, instead of the web speed, the speed at the zufördernden Determine nip and instead of the web speed the encouraging Clamp the speed under consideration of the web tension and the modulus of elasticity and / or the web elongation and the modulus of elasticity.
Im weiteren können Mittel zum Erfassen von Signalen für die Bahnspannung vor der ersten zufördernden Klemmstelle angeordnet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich Mittel zum Erfassen von Signalen der Bahnspannung nach der ersten zufördernden Klemmstelle angeordnet.Furthermore, means for detecting signals for the web tension may advance before the first be arranged the nip. According to a further embodiment of the invention, means for detecting signals of the web tension after the first zufördernden nip are additionally arranged.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The Invention is based on an embodiment be explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Die Transportvorrichtung für Warenbahnen mit den erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtung ist vorzugsweise eine Druckmaschine. Es kann aber auch eine Maschine für Folien oder textile Bahnen sein.The Transport device for Webs with the inventive method and device is preferably a printing press. But it can also be a machine for slides or textile webs.
Die
Warenbahn WB mit einer Bahnspannung σ und einer Bahndehnung ε durchläuft gemäß den
In
Zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit einer Warenbahn erfolgt vor der zufördernden Klemmstelle K1 die Messung der Bahnspannung σ1ist und an der Klemmstelle K1 die Messung der Bahngeschwindigkeit v1 der Warenbahn WB. Die Bahnspannung σ2soll zwischen den beiden Klemmstellen K1 und K2 im Bahnabschnitt A2 wird als Sollwert vorgegeben. Ebenso kann anstelle der Bahnspannung σ2soll die Bahndehnung ε2soll vorgegeben werden. Der Elastizitätsmodul E der Warenbahn wird entweder durch Messungen der laufenden Bahn erfasst oder als Hilfsregelgröße zur Verfügung gestellt. Die so ermittelten Werte werden in der Regeleinrichtung RE wie in den nachfolgenden Ausführungen dargelegt verarbeitet.To carry out the method for controlling the web speed of a web, the web tension σ 1 is measured in front of the conveying nip K1 and the web speed v 1 of the web WB is measured at the nip K1. The web tension σ 2soll between the two nips K1 and K2 in the web section A2 is specified as the desired value. Likewise, instead of the web tension σ 2soll, the web elongation ε 2soll can be specified. The modulus of elasticity E of the material web is detected either by measurements of the running web or made available as an auxiliary control variable. The values thus determined are processed in the control device RE as set out in the following statements.
Eine Liste der verwendeten Formelzeichen wird vorangestellt:
- E
- Elastizitätsmodul in den Bahnabschnitten A1 und A2
- E*
- Näherung für E-Modul in den Bahnabschnitten A1 und A2
- v1
- Bahngeschwindigkeit an der Klemmstelle K1
- v2
- Bahngeschwindigkeit an der Klemmstelle K2
- σ1ist
- Bahnspannung im Bahnabschnitt A1
- σ2ist
- Bahnspannung im Bahnabschnitt A2
- σ2soll
- Bahnspannungssollwert für Bahnabschnitt A2
- ε2soll
- Bahndehnungssollwert für Bahnabschnitt A2
- kgl
- Glättungsfaktor
- S
- Drehzahlschlupf
- kpl
- plastischer Dehnungsanteil an Gesamtdehnung
- R1
- Radius des Gegendruckzylinders
21 an Klemmstelle K1 - R2
- Radius des Gegendruckzylinders
22 an Klemmstelle K2 - Nleit
- Leitdrehzahl
- N1soll
- Drehzahlsollwert der zufördernden Klemmstelle K1
- N2soll
- Drehzahlsollwert der abfördernden Klemmstelle K2
- e
- Young's modulus in the web sections A1 and A2
- e *
- Approximation for modulus of elasticity in sections A1 and A2
- v 1
- Web speed at the nip K1
- v 2
- Web speed at the nip K2
- σ 1 ist
- Web tension in the web section A1
- σ 2ist
- Web tension in web section A2
- σ 2soll
- Web tension setpoint for web section A2
- ε 2soll
- Web expansion setpoint for path section A2
- k gl
- smoothing factor
- S
- Speed slip
- k pl
- plastic strain proportion of total strain
- R 1
- Radius of the impression cylinder
21 at terminal point K1 - R 2
- Radius of the impression cylinder
22 at nip K2 - N leit
- Leitdrehzahl
- N 1soll
- Speed setpoint of the forwarding clamping point K1
- N 2soll
- Speed setpoint of the discharging clamping point K2
Ausgangspunkt für die zu der Erfindung führenden Überlegungen sind die dem Transportverhalten einer elastischen Warenbahn in einem System angetriebener, umschlungener Walzen zugrundeliegenden, aus der Mechanik bekannten Grundgesetze: Bewegungsgleichung, Kontinuitätsgleichung, Coulombsches Reibungsgesetz und Hookescher Elastizitätsansatz. Unter Benutzung einiger Vereinfachungen (Relativgeschwindigkeit v ist annähernd/gleich 0; es ist trockene Coulombsche Reibung zwischen Warenbahn und treibender Oberfläche vorhanden) kann ein stationärer Bahnlauf durch die Druckmaschine wie in der Strömungsmechanik mittels der Kontinuitätsbedingung beschrieben werden.starting point for the considerations leading to the invention are the transport behavior of an elastic web in one System driven, embraced rolls underlying, from the Mechanics known basic laws: equation of motion, equation of continuity, Coulomb's law of friction and Hooke's elasticity approach. Using some simplifications (relative speed v is approximately equal 0; there is dry coulomb friction between web and driving surface) can be a stationary Web run through the press as in fluid mechanics by means of the continuity condition to be discribed.
Durch
einen beliebig gewählten
Querschnitt Ax ist der Massenfluss
Die Dichte ist durch den Dehnungszustand ε gegeben, weil der tragende Bahnquerschnitt (die Geschwindigkeit v ist annähernd 0) praktisch konstant bleibt.The concentration is given by the strain state ε, because the supporting web cross-section (the velocity v is approximately 0) remains practically constant.
Damit entsteht als Kontinuitätsgleichung folgende Form: This produces the following form as a continuity equation:
Der
Hookesche Ansatz
Diese Gleichung verknüpft die Dehnung bzw. Spannung und die Bahngeschwindigkeit einer beliebigen Stelle (1) der Warenbahn mit der Dehnung bzw. Spannung und der Bahngeschwindigkeit an einer anderen Stelle (2) der Warenbahn unter der praktisch zulässigen, vereinfachenden Voraussetzung, dass die Querdehnungen und die Querschnittsänderungen der Warenbahn quasi verschwinden.These Linked equation the strain or tension and the web speed of any location (1) the web with the elongation or tension and the web speed at another point (2) of the fabric under the practically permissible, simplifying assumption that the transverse strains and the cross-sectional changes the fabric virtually disappear.
Als
Geschwindigkeit v1 wird hier die Bahngeschwindigkeit
v1 der ersten, zufördernden Klemmstelle K1 und
als v2 die Bahngeschwindigkeit v2 der nachfolgenden, abfördernden Klemmstelle K2 verstanden.
Anstelle σ1 wird die Bahnspannung σ1ist eingesetzt,
und anstelle σ2 wird entsprechend den technischen Erfordernissen ein
Sollwert σ2soll für
die Bahnspannung zwischen den beiden Klemmstellen K1 und K2 im Bahnabschnitt
A2 vorgegeben. Nun erhalten wir für die Bahngeschwindigkeit v2 an der abfördernden Klemmstelle K2 gemäß
Die Bahnspannung σ1ist entspricht hier der Bahnspannung, die im vorgeordneten Bahnabschnitt A1 vor der zufördernden Klemmstelle K1 gemessen wird. E ist der Elastizitätsmodul der Warenbahn WB.The web tension σ 1ist here corresponds to the web tension which is measured in the upstream web section A1 in front of the conveying nip K1. E is the modulus of elasticity of the web WB.
Entsprechend
sieht die Berechnungsvorschrift für die Bahngeschwindigkeit v2 unter Berücksichtigung der Bahndehnung
gemäß
Hier wird die Bahndehnung ε2soll als Sollwertgröße für den Bahnabschnitt A2 zwischen den beiden Klemmstellen K1 und K2 eingegeben.Here, the web elongation ε 2soll is entered as a setpoint value for the web section A2 between the two terminal points K1 and K2.
Die
als Sollwertgröße vorgegebene
Bahnspannung σ2soll ist korrigierbar. Durch ihre Veränderung
kann bei σ2soll = σ2ist der Elastizitätsmodul E identifiziert werden
(
Diese Bestimmung des Elastizitätsmoduls E ist vor allem wichtig für Warenbahnen, die aus Folien oder Stoffen bestehen.These Determination of Young's modulus E is especially important for Goods webs consisting of films or fabrics.
Für die in Druckmaschinen verwendeten bedruckbaren Papierbahnen ist die Bahndehnung ε eine vorrangige Größe.For the in Printing machines used printable paper webs, the web elongation ε is a priority Size.
Die
Bestimmung des Elastizitätsmoduls
E bei Berücksichtigung
der Bahndehnung ε2soll (
Der Elastizitätsmodul E kann bei laufender Maschine bestimmt werden. Er kann ständig überwacht und nachgeführt und damit exakt eingestellt werden. Das bringt den Vorteil, dass bei Geschwindigkeitsänderungen kein Übergangsvorgang der Bahnspannung σ2ist mehr erkennbar ist.The modulus of elasticity E can be determined while the machine is running. It can be constantly monitored and tracked and thus adjusted exactly. This has the advantage that no transition process of the web tension σ 2 is more recognizable in speed changes .
Über die weiter oben angeführte Kontinuitätsbedingung ist es auch möglich, den Drehzahlschlupf S der Warenbahn WB nach der Formel zu ermitteln sowie den plastischen Dehnungsanteil an der Gesamtdehnung nach der Formel festzustellen.By means of the condition of continuity stated above, it is also possible to determine the rotational speed slip S of the material web WB according to the formula to determine as well as the plastic strain on the total elongation according to the formula determine.
Außerdem sind
Drehzahl N und Umfangsgeschwindigkeit vu einer
jeden Walze bzw. eines jeden angetriebenen Zylinders
Setzt man voraus, dass Umfangsgeschwindigkeit einer Walze bzw. Zylinders und Bahngeschwindigkeit der Warenbahn gleich sind, kann man in allen Berechnungen anstelle der Bahngeschwindigkeiten auch mit Drehzahlen arbeiten. Wenn nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist, gehen alle Formeln von der Annahme aus, dass gleich große Walzen bzw. Zylinder verwendet werden. Es gilt demnach stets R1 = R2 = R.Assuming that peripheral speed of a roller or cylinder and web speed of the web are the same, you can work in all calculations instead of the web speeds with speeds. Unless expressly stated otherwise, all formulas are based on the assumption that equally large rolls or cylinders will be used. It therefore always applies R 1 = R 2 = R.
Setzt man in die weiter oben angeführte Berechnungsvorschrift für die Bahngeschwindigkeit v2 an der abfördernden Klemmstelle K2 die Drehzahl N2soll, so erhält man die folgende Formel: If one sets in the above-mentioned calculation rule for the web speed v 2 at the Abfördernden clamping point K2, the speed N 2soll , we obtain the following formula:
Für den Fall unterschiedlicher Radien an den Klemmstellen K1 und K2 ergibt sich die Berechnungsvorschrift: In the case of different radii at the terminal points K1 and K2, the calculation rule results:
Bei Änderung der Leitdrehzahl Nleit entsteht kein störender Übergangsvorgang der Bahnspannung σ2ist.When changing the Leitdrehzahl N leit creates no disturbing transient web tension σ 2 is.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung der Bahngeschwindigkeit von Warenbahnen wird bei relativ geringem gerätetechnischen Aufwand eine gleichmäßige Förderung der Warenbahn erzielt. Der Einfluss von Störgrößen beispielsweise bei Geschwindigkeits- und Bahnspannungsänderungen kann stark minimiert werden. Es erfolgt eine schnelle Steuerung ohne Einschwingverhalten. Bei Störungen wie Veränderungen der Maschinengeschwindigkeit muss das Verfahren nicht unterbrochen werden. Die kontinuierliche Arbeitsweise der Vorrichtung und des Verfahrens ermöglicht die Anwendung an allen Verarbeitungsmaschinen.With the method according to the invention and the device according to the invention for controlling the web speed of webs is at relative low technical equipment Effort a uniform promotion scored the web. The influence of disturbance variables, for example at speed and web tension changes can be greatly minimized. There is a fast control without transient behavior. In case of disturbances like changes The machine speed does not have to interrupt the process become. The continuous operation of the device and the Procedure allows the application on all processing machines.
Zudem ist die erfindungsgemäße Lösung leicht nachrüstbar, da sie an keine Technologie gebunden ist.moreover the solution according to the invention is easy retrofitted, because it is not bound to any technology.
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2003
- 2003-05-15 DE DE10322098A patent/DE10322098B4/en not_active Expired - Fee Related
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