DE112009002505T5

DE112009002505T5 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufwickeln einer Faserbahn

Info

Publication number: DE112009002505T5
Application number: DE112009002505T
Authority: DE
Inventors: Timo Virtanen; Pekka Vantola; Jari Tiita; Kenneth Äkerlund; Markku Järvensivu; Marko Jorkama; Sami Lumijärvi
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2012-01-19
Also published as: FI20080581A0; WO2010043754A1

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln einer Faserbahn um einen Aufwickelkern (22) zu einer Rolle sind offenbart, wobei die Vorrichtung zumindest eine Spaltrolle aufweist zum Ausbilden einer Spaltlast auf die aufzuwickelnde Rolle (22), wobei die Spaltlast und/oder eine andere Rollenstützkraft so eingerichtet ist, dass sie zumindest teilweise mittels eines hydraulischen Aktuators oder mittels hydraulischer Akutatoren (5) so ausgebildet ist, dass die Druckeinstellung und/oder die Volumenstromeinstellung eines hydraulischen Aktuators oder mehrerer hydraulischer Aktuatoren (5) mittels einer digitalen Ventilgruppe (7) eingerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Faserbahn um einen Aufwickelkern zu einer Rolle, wobei die Vorrichtung zumindest eine Spaltrolle aufweist zum Ausbilden einer Spaltlast auf der aufzuwickelnden Rolle, wobei die Spaltlast und/oder eine andere Stützkraft für die Rolle so eingerichtet ist/sind, dass sie zumindest teilweise mittels eines hydraulischen Aktuators oder mittels hydraulischer Aktuatoren ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Aufwickeln einer Faserbahn um einen Aufwickelkern zu einer Rolle, wobei in dem Verfahren eine Spaltlast ausgebildet wird, um eine radiale Kompression bei der aufzuwickelnden Rolle auszubilden, wobei die Spaltlast und/oder eine andere Rollenstützkraft zumindest teilsweise mittels eines hydraulischen Aktuators ausgebildet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Aufroller für ein kontinuierliches Wickeln einer Faserbahn um eine Rollenspule zu einer Maschinenrolle, wobei der Aufroller eine Aufrolltrommel derart aufweist, dass eine Spaltlast zwischen der Maschinenrolle und der Aufrolltrommel ausgebildet werden kann, und dass die Maschinenrolle relativ zu der Aufrolltrommel mittels eines Rollwagens und Rollwagenarretierhebeln gemäß der Zunahme des Maschinenrollendurchmessers bewegt werden kann.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Aufwickeleinheit für eine Rollenschneidmaschine, in der die Faserbahn um einen Kern oder eine ahnliche Aufwickelwelle zu Rollen derart gewickelt wird, dass die festgelegte Änderung, d. h. das Beendigen/Finishing des vollendeten Aufwickelns und der Beginn eines neuen Aufwickelns mit einer beträchtlich geringeren Geschwindigkeit im Vergleich zu der normalen Produktionsgeschwindigkeit ausgeführt wird. Die Aufwickeleinheit der Rollenschneidmaschine hat bestimmte Aspekte, die zu dem Aufroller gleichartig sind, doch gibt es auch beträchtliche technologische Unterschiede, die sich unter anderem teilweise aufgrund der Baugröße und teilweise aufgrund der erforderlichen Eigenschaften des gewickelten Produkts ergeben.
Ein Aufroller ist eine Vorrichtung, die ein Material, das als eine kontinuierliche Faserbahn zu einer Rollenform hergestellt wird, zu einer Maschinenrolle wickelt. In dem Produktionsprozess eines Faserbahnaufwickelns ist es üblicherweise der erste Teilprozess, bei dem die kontinuierliche Produktion so unterbrochen wird, dass sie in Sequenzen fortgesetzt wird. Die Maschinenrolle wird um eine Rollenspule, die als der Aufwickelkern wirkt, herum ausgebildet, d. h. die Faserbahn auf einer Maschinenrolle hat einen Anfang und ein Ende. Die kontinuierliche Zunahme der Größe der Maschinenrolle ist ein anhaltender Trend auf diesem technischen Gebiet, die einen konstanten Bedarf an einem Entwickeln von Aufrollern verursacht. In der Praxis bestimmt die Rollenspulendimensionierung die maximale Größe der Maschinenrolle. Da jedoch eine dynamische Entwicklung vorliegt und die Faserbahn ein gewundenes Material ist, das gegenüber verschiedenen Fehlern anfällig ist, ist die Funktion des Aufrollers beim Beibehalten der Betriebseffizienz einer Papiermaschine oder Kartonmaschine sehr massgeblich. Ein Grund für die fortlaufende Zunahme der Größe der Maschinenrolle ist der Wunsch nach weniger Anfängen und Enden, die eine Beeinträchtigung oder Störung der Produktion oder eine Verringerung der Betriebseffizienz bei der Herstellung der Faserbahnen mit sich bringen.
Hydraulische Aktuatoren werden im Allgemeinen für das Erzeugen von Bewegungen und Kräften in gegenwärtigen Aufrollern angewendet. Aktuatoren erlangen ihre Antriebskraft von einem Hydraulikaggregät in der Form eines Druckmediums oder mit Druck beaufschlagtem Hydrauliköl. Typische Aufgaben sind beispielsweise Bewegungen von verschiedenen Wagen, Hebeln, wie beispielsweise Arretierklauen oder -hebeln, Drehbewegungen, wie beispielsweise das Drehen einer Primäraufwickelvorrichtung auf Schienen, etc. Bei älteren Pope-Aufrollern (Tragtrommelroller) wurden außerdem pneumatische Zylinder als Aktuatoren angewendet. Ein Nachteil im Hinblick auf die Pneumatik ist das geringe Leistungsniveau, das von den Aktuatoren erlangt wird, das üblicherweise nicht für die derzeitigen Aufroller ausreichend ist. Außerdem nimmt die Größe des Aktuators zusammen mit den Leistungsanforderungen zu, und die hydraulischen Aktuatoren haben die pneumatischen Aktuatoren in den Ausführungsformen des Aufrollers aufgrund ihrer geringen Größe und ihrer hohen Leistungserzeugungsfähigkeit so gut wie ersetzt. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift FI 2002 2030 bekannt, die eine weiterentwickelte Lösung offenbart.
Eine Faserbahn, die aus einer Faserbahnmaschine kommt, wird zu Maschinenrollen, die so groß wie möglich sind, mit einer Breite von mehr als über 10 m und einem Durchmesser von 4 m, durch die Anwendung eines Aufrollers gewickelt. Danach wird die Faserbahn in Nachbearbeitungsmaschinen bearbeitet (beispielsweise Rollenschneidmaschine, Abwickler/Zwischenrolleinrichtung/Aufroller, Kalander und Beschichtungsmaschine). Die Spaltkraft zwischen der Rolle und einer oder mehreren Trommeln wird typischerweise in der Rollenschneidmaschine und den Aufrollern eingestellt. Die Spaltkraft wird typischerweise mittels Energieeinstellungen und/oder Druckeinstellungen gesteuert. In der Spaltkrafteinstellung während des Aufwickelns wird versucht, eine sanfte Einstellung zu erlangen, und das Vermeiden von schnellen Änderungen wird angestrebt, die ansonsten mögliche Aufwickelfehler bei der Rolle verursachen würden. Außerdem gibt es andererseits beispielsweise während des Wechselns der Rollenspule des Aufrollers und der Einstellungsänderung der Rollenschneidmaschine einen Bedarf an sehr schnellen Positionssteuerungen. Außerdem soll das Schalten von einer Positionssteuerung zu einer Leistungssteuerung schnell und ohne überschreiten der spezifischen Leistung geschehen. Eine kombinierte Leistungs- und Positionssteuerung geschieht üblicherweise durch ein Servoventil und einen hydraulischen Zylinder.
Es gibt verschiedene Herausforderungen in Verbindung mit der Leistungs- und Positionssteuerung, die in Verbindung mit der Anwendung eines gegenwärtigen Servoventils geschieht. Eine Herausforderung in Bezug auf die Leistungssteuerung ist, dass das Servoventil einen annähernd vollständigen (ungefähr 80%) Druck mit einer Ventilöffnung von ungefähr 4% vorsieht. Dies schwächt die Genauigkeit der Einstellung und bewirkt, dass bereits eine geringe Änderung in der Steuerung eine große Änderung beim Druck verursacht. Diese Verbindung zwischen der Öffnung und dem Druck wird als Druckverstärkungskurve bezeichnet. Der Schaft des Servoventils wird typischerweise durch eine elektromagnetische Spule bewegt. Die Masse des Schaftes und der Ventilaufbau bewirken, dass eine Resonanzspitze in dem Frequenzansprechen des Schaftes sich zeigt, typischerweise bei kleinen Öffnungen von ±5% (siehe 1). Dies ist auch als Schwingung bei dem Schrittansprechen des Schaftes zu erkennen (siehe 2). Diese Schwingung wird außerdem zu dem einstellbaren Druck ubertragen, womit Storungen bei der Leistungs-/Drucksteuerung verursacht werden.
Wenn die Eigenschaften des Servoventils vom Gesichtspunkt schneller Positionssteuerungen her untersucht werden, kann die vorstehend erwähnte Schaftschwingung Probleme auch bei der Positionssteuerung verursachen. Wenn es andererseits erwünscht ist, schnelle Bewegungen zu vermeiden, gibt es üblicherweise einen Bedarf an, hohen Stromstärken und somit an großen Ventilen. Große Ventile sind wiederum nicht so gut fur eine genaue Drucksteuerung geeignet, so dass es eine Herausforderung ist, Leistungs- und Positionssteuerungen mit ihnen in hoher Qualität auszuführen. Die Beziehung zwischen der Öffnung und der Stromstärke ist bei Servoventilen auch nicht gänzlich linear. Es gibt außerdem einige Probleme in Bezug auf das Herstellungsverfahren der gegenwärtigen Servoventile. Der Schaft des Servoventils ist ein feinmechanisch hergestelltes Bauteil, wobei die Herstelltoleranzen von diesem sehr gering sind. Deshalb ist das Servoventil gegenüber Verunreinigungen in Öl oder irgendeiner anderen Flüssigkeit, Gas oder einem Gemisch aus diesen anfallig. Es gibt außerdem Unterschiede im Hinblick auf die Ventildruckverstärkungskurven zwischen verschiedenen Ventileinheiten, die Probleme insbesondere bei der Leistungssteuerung verursachen können, wenn das Ventil zu ersetzen ist. Es ist außerdem nicht möglich, den Zylinderkolben und die Armseite unabhängig voneinander mit einem Servoventil zu steuern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Technologie der Vorrichtungen zum Aufwickeln einer Faserbahn so weiterzuentwickeln, dass die Steuerbarkeit und die Einstellbarkeit und die Betriebszuverlassigkeit verbessert sind und der Bedarf an einer Wartung der Funktionen oder Aktuatoren abnimmt. Es ist außerdem ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die robust und haltbar unter anderem in überraschenden Überlastungssituationen ist. Es ist des Weiteren ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung, die Ansprechzeiten fur das Hydrauliksteuersystem so beträchtlich zu beschleunigen, dass die Einstellungen dieser Vorrichtungen, wie beispielsweise der Aufroller und der Rollenschneidmaschinen, besonders schnell und genau gemacht werden können, wenn dies erwünscht ist.
Es ist das Kennzeichen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass die Einstellung des Drucks und/oder des Volumenstroms eines oder mehrerer der Hydraulikaktuatoren mittels einer digitalen Ventilgruppe eingerichtet ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/oder der Volumenstrom eines oder mehrerer der Hydraulikaktuatoren mittels einer digitalen Ventilgruppe eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung hat gemeinsame Merkmale mit dem Stand der Technik dahingehend, dass die Leistung, der Druck, die Position und andere Einstellungen in Rollenschneidmaschinen und Aufwicklern ausgeführt werden. Einige dieser Einstellungen steuern die Spaltkraft zwischen der Rolle und der Trommel/den Trommeln. In der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Art und Weise können diese Einstellungen und Bewegungen unter Verwendung von digitaler Hydraulik in der Weise ausgefuhrt werden, die nachstehend in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, womit einige der angestrebten Ziele gelöst werden.
Besonders vorteilhafte Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind derartige hydraulische Systeme für eine Rollenschneidmaschine oder einen Aufwickler, in denen eine große Kraft und eine große Positionsgenauigkeit gleichzeitig benötigt werden.
Derartige Ausführungsbeispiele weisen typischerweise Funktionen auf, die die Faserbahn einer gewickelten Faserbahnrolle oder das Starten, die Bewegungen und das Anhalten von schweren Maschinenteilen beeinflussen. Ein Merkmal, das all diesen gemeinsam ist, ist, dass die Prozesseffizienz der Faserbahn sich verbessert, je schneller die fragliche Funktion ausgeführt werden kann. Am Häufigsten bezieht sich die Funktion auf einen Vorgang außerhalb des eigentlichen Aufwickelschrittes, wie beispielsweise der Beginn oder das Ende des Aufwickelns, wenn die Produktionsgeschwindigkeit so verringert werden muss, dass sie geringer als normal ist, um die fragliche Funktion auszuführen. Ausführlichere Beispiele der vorteilhaften Ausführungsbeispiele sind nachstehend in dieser Beschreibung offenbart.
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein typisches Frequenzansprechen für einen Schaft eines Servoventils mit kleinen Schaftöffnungen.
2 zeigt ein typisches Frequenzansprechen für einen Schaft mit kleinen Ventiloffnungen.
3 zeigt ein Aufwickelausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 5A und 5B zeigen eine ausschnittartige Ansicht eines Zylinderdichtungsausführungsbeispiels.
6 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel beim Anhalten einer Rollenmaschinenrolle.
7 zeigt eine allgemeine graphische Darstellung einer digitalen Ventilgruppe zum Steuern eines Zylinders.
8 zeigt eine zweite allgemeine graphische Darstellung einer digitalen Ventilgruppe zum Steuern eines Zylinders.
In Verbindung mit der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Ausdrücke zum Erleichtern der Erläuterung verwendet: die Maschinenrichtung (MD) ist mit dem Ausdruck Richtung x beschrieben, die Querrichtung (CD) ist als Richtung y bezeichnet und die Höhe ist als Richtung z bezeichnet. Der Ausdruck stromaufwärtige Richtung wird für die hineingelangende Richtung der Faserbahn verwendet, und der Ausdruck stromabwärtige Richtung wird für die hinausgehende Richtung der Faserbahn verwendet. Der Aufwickelkern ist in Verbindung mit diesem Aufroller als Aufrollspule bezeichnet und in Verbindung mit der Rollenschneidmaschine als Aufwickelwelle oder -kern bezeichnet, jedoch können diese in ähnlicher Weise auch Aufwickelwelle genannt werden. In diesem Zusammenhang ist der Ausdruck Flüssigkeit häufig für das Druckmedium angewendet, jedoch ist dies tatsächlich ein Fluid, dessen Eigenschaften insbesondere die Fließfähigkeit umfassen. Dieses Fluid kann eine Flüssigkeit, ein Gas oder beispielsweise ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem Gas oder ein Gemisch mit irgendeinem anderen beispielsweise festen Bestandteil sein.
In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wird außerdem die folgende Terminologie verwendet. Digitale Hydraulik bezieht sich auf ein System, in dem zumindest ein Teil der Komponenten auf digitale Ventile gegründet ist. Eine digitale Ventileinheit bezieht sich auf eine Ventileinheit, in der zumindest eine digitale Ventilgruppe vorhanden ist, die wiederum eine Anzahl an digitalen Ventilen enthält, die parallel in Bezug auf den Fluidstrom verbunden sind, der durch die digitale Ventilgruppe tritt. Ein digitales Ventil wiederum bezieht sich auf ein Ventil, das dazu gedacht ist, den Volumenstrom des Fluids einzustellen, wobei das Ventil 2 – N verschiedene abgestufte diskrete Einstellmodi, insbesondere 2 verschiedene diskrete Einstellmodi (offen/geschlossen) hat und für das das Steuersignal, das von dem Steuersystem her gebracht wird, in vorteilhafter Weise digitalisiert worden ist, wie beispielsweise als eine Binärform. Das digitale Ventil hat vorteilhafter Weise zwei Modi: es ist entweder vollständig geöffnet oder es ist vollständig geschlossen. Wenn das digitale Ventil offen ist, kann der gesamte Volumenstrom der Flüssigkeit durch das digitale Ventil hindurchtreten, und wenn das digitale Ventil geschlossen ist, kann überhaupt keine Flüssigkeit durch dieses hindurchtreten. In der vorliegenden Erfindung wird ein derartiges digital steuerbares digitales Ventil, das zwei Modi hat, auch als Einschalt/Ausschalt-Ventil und als ein digitales Einschalt/Ausschalt-Ventil bezeichnet. Das digitale Ventil kann außerdem mehr als zwei Modi aufweisen, wobei in diesem Fall das Ventil in einer schrittartigen Weise von einem Modus zu einem anderen angetrieben wird. Gern einem Ausfuhrungsbeispiel hat das digitale Ventil vorteilhafter Weise drei Positionen; es lässt den Flussigkeitsstrom zu einer ersten Richtung oder zweiten Richtung treten, oder das Ventil gestattet uberhaupt nicht, dass irgendein Fluid durch dieses hindurchtritt.
Die Einstellanweisung (das Steuersignal) ist von digitaler Natur, wie beispielsweise binär. Gemäß der Einstellanweisung werden der Volumenstrom der digitalen Ventilgruppe und der Druck, der durch die Strömung bewirkt wird, eingestellt, indem eine bestimmte Ventilkombination aus der digitalen Ventilgruppe so geöffnet wird, dass eine erwunschte Öffnung der digitalen Ventilgruppe und ein erwunschter Volumenstrom des Fluids erreicht werden. Anders als bei einem analogen Wert kann jedes digitale Ventil, das parallel verbunden ist, lediglich eine begrenzte Anzahl an Einstellmodi aufweisen, d. h. das digitale Ventil hat lediglich, bestimmte diskrete (einzelne) Strömungsmodi. In einer digitalen Ventilform weist dieses drei Modi auf: offen/geschlossen/schnell öffnend. Jedoch hat jedes digitale Ventil vorzugsweise einfach den Ein/Aus-Modus; wobei, wenn es offen ist, das Ventil einen bestimmten Volumenstrom durch dieses hindurchlässt; wenn es geschlossen ist, es vollständig verhindert, dass das Fluid durch dieses hindurchtritt.
In den meisten nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht die digitale Ventilgruppe aus digitalen Ventilen mit zwei Modi (Ein/Aus). In diesem Fall ist bei zwei aufeinanderfolgenden digitalen Ventilen mit nominalen Volumenstrommengen der Volumenstrom, der durch das Ventil mit dem großeren nominalen Volumenstrom in der offenen Position tritt, stets zweimal größer als der Volumenstrom des Ventils, das den kleineren nominalen Volumenstrom, aufweist. Ein binarisiertes Steuersignal kann dann zu einer derartigen digitalen Ventilgruppe gebracht werden, in der die Größe des Steuersignal's in eine Binärzahl umgewandelt worden ist.
Als ein beispielartiger Vergleich der Unterschiede im Einstellverfahren zwischen einem analogen Ventil und einer hydraulischen Ventilgruppe kann das Folgende aufgezeigt werden: wenn ein analoges Ventil mit einem Steuersignal (Einstellanweisung) eingestellt wird, beträgt die Größe von diesem 12 Einheiten, wobei der analoge Ventilschaft sich um eine Größe bewegt, die mit 12 Steuereinheiten vergleichbar ist, wobei in diesem Fall das Ventil einen Volumenstrom hindurchlässt, der jeweils erhöht worden ist. Wenn andererseits eine digitale Ventilgruppe, die aus fünf digitalen Einschalt/Ausschalt-Ventilen besteht, die parallel zu dem Eingangsstrom verbunden sind, durch ein ähnlich dimensioniertes Steuersignal (Einstellanweisung) aus 12 Einheiten gesteuert werden, bei der die Größen der Volumenströme, die die digitalen Ventile 1, 2, 3, 4, 5 hindurchlassen, jeweils 1, 2, 4, 8 und 16 Einheiten sind, wird das Steuersignal zu einem Steuersignal 01100 (0 × 2⁴ + 1 × 2³ + 1 × 2² + 0 × 2¹ + 0 × 2⁰ = 12) binarisiert (entsprechend den Ventilen 5, 4, 3, 2, 1), und die Ventile 3 und 4 werden geöffnet.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist darauf gegründet, dass während des Aufwickelns der Spaltdruck des Rollenspalts und das Öffnen und Schließen des Rollenspalts durch einen hydraulischen Aktuator eingestellt werden, wobei der Volumenstrom, der an diesem eintrifft, zumindest teilweise durch ein digitales Ventilpaket eingestellt wird. Die Steuerinformationen, die durch die digitale Ventilgruppe verwendet werden und durch das Einstellsystem übertragen werden, sind beide in digitaler Form, was einen erheblichen Vorteil in Bezug auf analoge Werte dahingehend mit sich bringt, dass die Einstellinformation nicht von digital nach analog umgewandelt werden muss, so dass keine Information verschwinden kann, wenn die digitale Steuerinformation von dem Einstellsystem in eine analoge Steuerinformation umgewandelt wird.
Indem eine digitale Ventilgruppe als eine Schalteinrichtung angewendet wird, ist es moglich, den an dem hydraulischen Aktuator eintreffenden Volumenstrom in einer sehr exakten Weise zu steuern; beispielsweise indem ein großes Proportionalventil durch eine digitale Ventilgruppe ersetzt wird, die 12 digitale Einschalt/Ausschalt-Ventile aufweist, wobei die erreichte Einstellrasterung (Auflösung) 4096 verschiedene Volumenströme aufweist. Außerdem ist der Betrieb der digitalen Einschalt-/Ausschalt-Ventile sehr schnell, so dass es möglich ist, den gleichen hydraulischen Aktuator mit der gleichen digitalen Ventilgruppe zu steuern, sowohl dann, wenn der Ort der Trommel oder der Rolle angefordert durch eine große Änderung des Volumenstroms beim Öffnen oder Schließen des Rollenspalts geändert wird, als auch dann, wenn der Spaltdruck angefordert durch eine relativ geringe Änderung des Volumenstroms geändert wird.
Die Einstellung des Spaltdrucks des Rollenspalts N zwischen dem Trommelpaar 2, das durch zwei Trommeln 21 und 22 ausgebildet ist, ist anhand von 3 beschrieben. Das Trommelpaar 2 kann beispielsweise in dem Aufroller angeordnet sein, in dem die Faserbahn W zwischen den Trommeln läuft, wobei die Faserbahn um die zweite Trommel 21, 22 herum aufgewickelt wird, nachdem sie durch den Rollenspalt getreten ist. Ein hydraulischer Zylinder 5 ist mit der Trommel 21 verbunden. Der hydraulische Flüssigkeitsdruck in dem Druckzylinder 51 des hydraulischen Aktuators 5 (hydraulischer Zylinder) wird durch die digitale Ventilgruppe 7 eingestellt. Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit in dem Druckzylinder erzeugt eine bestimmte Kraft, mit der der Kolben 52 die Trommel 21 beeinflusst. In diesem Fall richtet die Trommel 21 die Kraft F zu der stationären Gegentrommel 22, was einen bestimmten Druckspalt bei dem Rollenspalt N zwischen dem Trommelpaar 2 verursacht.
Der Druck der hydraulischen Flüssigkeit in dem Druckzylinder 51 wird erzeugt, indem ein geeignetes Ventil oder geeignete Ventile V; V1 ... V8 in der digitalen Ventilgruppe 7 geöffnet wird/werden. Die digitale Ventilgruppe hat acht Ventile V1 ... V2 mit unterschiedlichen Größen derart, dass der Flüssigkeitsstrom, der durch sie hindurchtritt, sich stets verdoppelt beim Übertragen von einem kleineren digitalen Ventil zu der nächsten Größe. Der Unterschied zwischen den Volumenströmen von zwei digitalen Ventilen mit aufeinanderfolgenden Volumenströmungsmengen beträgt somit 100%, d. h. der Volumenstrom des Ventils mit dem größeren Volumenstrom ist stets zweimal so groß wie derjenige des Ventils mit einem kleineren Volumenstrom.
Somit sind die Ventilgrößen beispielsweise: Ventil V1 ein l/min, Ventil V2 zwei l/min, Ventil V3 vier l/min etc.. Derartige verschiedene Volumenströme können beispielsweise mit Ventilen mit unterschiedlichen Durchmessern, mit unterschiedlichen Öffnungslängen oder einer Kombination aus diesen erreicht werden. Wenn beispielsweise ein Spaltdruck von 10 kN bei dem Rollenspalt wunschgemäß erreicht werden soll, öffnet das Einstellsystem 3 das Ventil V1 in der digitalen Ventilgruppe 7 so, dass die hydraulische Flüssigkeit zu dem Druckzylinder 51 mit einer Geschwindigkeit von 1 l/min strömt, und die Kraft F, die zu der Gegentrommel 22 durch die Trommel 21 gerichtet wird, nimmt zu. Wenn die Kraft F oder der Spaltdruck nicht die erwünschten sind, wird das Ventil V1 geschlossen und wird das Ventil V2 geöffnet, und der Spaltdruck und/oder die Kraft F wird/werden erneut gepruft. Somit wird, indem die Ventile V; V1 ... V2 in der digitalen Ventilgruppe 7 geöffnet und geschlossen werden, die Ventilkombination gesucht, die am Besten den erwünschten Spaltdruck erzeugt. Die digitale Ventilgruppe in 3 weist 8 Ventile auf, so dass 28 mögliche verschiedene Volumenstrome vorhanden sind, d. h. die Rasterung der digitalen Ventilgruppe beträgt 256. Wenn die hauptsächlich verwendeten Spaltdrücke bekannt sind, können so gut wie sämtliche in Frage kommende Spaltdrücke durch ein geeignetes Abstufen der Volumenströmungsmengen der einzelnen Ventile in der digitalen Ventilgruppe und durch eine geeignete Anzahl an Ventilen erzeugt werden. Das Einstellsystem wiederum erlangt die Druckinformation/Kraftinformation, die sie benötigt, von dem Kraftsensor 4, der mit der Welle 21a der Trommel 21 verbunden ist.
Die Einstellungsanordnung 1 gemäß 4 wird verwendet, um den Aufwickelkern 21 des Aufrollers 9 in Bezug auf die Aufrolltrommel 22 zu positionieren und um den Spaltdruck des Rollenspalts N in dem Trommelpaar 2 einzustellen, das durch die Aufrolltrommel und den Aufwickelkern ausgebildet ist.
Wenn eine herkömmliche Einstellanordnung, die mit einem großen Einstellventil verwirklicht wird, zum Bewegen des Aufwickelkerns 21 des Aufrollers in Bezug auf die Aufrolltrommel 22 und zum Halten des Spaltdrucks angewendet werden würde, würde die Einstellung mit Leichtigkeit zu schwanken beginnen; wobei die Volumenstromänderung der hydraulischen Flüssigkeit in der Hydraulikeinrichtung 5, die den Spaltdruck zwischen den Trommeln 21 und 22 halten soll, relativ gering ist, wenn wiederum die Änderung des Volumenstroms der hydraulischen Flussigkeit, die zum Bewegen des Orts des Aufwickelkerns in dem hydraulischen Aktuator benotigt wird, relativ groß ist. Wenn die Einstellung von der Positionierung des Ortes zwischen den Trommeln 21 und 22 zu der Einstellung des Spaltdrucks, der in dem Rollenspalt zwischen den Trommeln vorhanden ist, übergeht oder umgekehrt, hat ein großes Einstellventil bereits Schwierigkeiten aufgrund seiner Masse, von einem Einstellmodus zu einem anderen überzugehen, so dass die Einstellung mit Leichtigkeit zu schwanken beginnt. Das Schwanken der Einstellung wiederum bewirkt ein ungleichmäßiges Aufwickelnder Faserbahn auf den Aufrollkern.
In der vorliegenden Erfindung sind die digitalen Einschalt/Ausschalt-Ventile V in der digitalen Gruppe klein, und ihr Betrieb ist schnell. In der in 4 gezeigten Einstellanordnung 1 wird die gleiche digitale Ventilgruppe 7 sowohl zum Einstellen der Position des Aufwickelkerns 21 relativ zu dem ortsfesten (stationären) Aufwickelzylinder 22 als auch für den Spaltdruck des Rollenspalts N zwischen dem Aufwickelkern 21 und der Aufrolltrommel 22 verwendet. Die Einstellungsanordnung 1 hat ein Einstellsystem 3, das die Information, die die Position des Aufwickelkerns 21 anzeigt, von dem Positionssensor 4; 4a und die Messinformation 4, die die Kraft anzeigt, die zu der Aufrolltrommel 22 hin mittels des Aufwickelkerns 21 gerichtet ist, entweder kontinuierlich oder in Aufeinanderfolge empfängt. Der Positionssensor 4; 4a überwacht die Dicke s der Faserbahnlage P an dem Aufwickelkern 21, so dass dieser im Allgemeinen in unmittelbarer Nähe zu der Außenfläche der Faserbahn W angeordnet ist, die auf den Aufwickelkern gewickelt wird. Das Überwachen der Dicke der Faserbahnlage kann entweder durch einen mechanischen Positionssensor, wie er in der Zeichnung gezeigt ist, oder auf der Grundlage einer Eigenschaft der Faserbahn ausgeführt werden. Bei der mechanischen Überwachungsmethode wird der Positionssensor 4; 4a in der Richtung des Pfeils mit dem ausgefüllten Pfeilkopf bewegt, wenn die Dicke der Faserbahnlage s zunimmt, wobei der Positionssensor die Information über die Position der Außenflache der Faserbahn zu der Einstellanordnung übermittelt. In 4 ist der Positionssensor 4; 4a an der Seite der Aufrolltrommel auf der Oberseite der Faserbahn angeordnet und er wird in der Richtung des Pfeils mit dem ausgefüllten Pfeilkopf bewegt, wenn die Dicke der Faserbahnlage zunimmt. Jedoch kann der Positionssensor genauso gut beispielsweise in einem Aufwickelwagen oder in einer anderen Art an Struktur des Aufrollers oder der Rollenschneidmaschine angeordnet sein. In einigen Fällen kann der Sensor auch eine physikalische Eigenschaft der Faserbahn, wie beispielsweise die Lichtübertragungsfähigkeit, messen, auf deren Grundlage die Dicke s der Faserbahnlage auf dem Aufwickelkern in dem Einstellsystem 3 berechnet wird. Die Anordnung weist außerdem einen Kraftsensor 4; 4b auf, der die Kraft F misst, die der Aufwickelkern 21 auf die Aufrolltrommel 22 aufbringt. Der Kraftsensor ist lediglich dann aktiv, wenn der Rollenspalt N geschlossen ist. Anstelle des Kraftsensors ist es außerdem möglich, einen Drucksensor anzuwenden, der direkt den Spaltdruck misst, der in dem Rollenspalt N zwischen der Aufrolltrommel und dem Aufwickelkern vorhanden ist.
Die analogen Messinformationen 41; 41a, 41b über die Position und die Kraft des Kraftsensors 4; 4b und des Positionssensors 4; 4a werden zu dem Einstellsystem 3 ubertragen, in dem sie gemäß der Einstellfunktion G(s) des Einstellsystems verarbeitet werden für das Einstellen des Drucks, der in dem Rollenspalt herrscht, und der Position des Aufwickelkerns 21 und der Aufrolltrommel 22 mittels der Steuerinformationen 31, die zu der digitalen Ventileinheit 7 übertragen werden. Die Steuerinformationen 31 von dem Einstellsystem 3 sind bereits in digitalem Format, so dass sie nicht in ein analoges Format umgewandelt werden mussen – im Gegensatz zu Steuerinformationen, die zu analogen Ventilen ubertragen werden. Wenn der Rollenspalt N geschlossen ist, wird der Druck, der in dem Rollenspalt herrscht, auf der Basis der durch den Kraftsensor 4; 4b übertragenen Messergebnisse 41; 41b eingestellt, indem geeignete einzelne digitale Ventile in der digitalen Ventilgruppe durch die Steuerinformationen 31 geöffnet und geschlossen werden.
Wenn die Dicke s der Faserbahn W auf dem Aufwickelkern so stark zugenommen hat, dass der Aufwickelkern 21 in Bezug auf die Aufrolltrommel 22 bewegt werden muss, werden geeignete Einschalt/Ausschalt-Ventile V; V1 ... V5 in der digitalen Ventilgruppe 7 so geöffnet, dass der Volumenstrom der Flüssigkeit, die an dem hydraulischen Zylinder 5 eintrifft, dazu ausreichend ist, einen bestimmten hydraulischen Flüssigkeitsdruck an dem Druckzylinder zu erzeugen, der wiederum die Bewegung des Hebelarms 5; 52 (Kolben) erzeugt, der mit dem erwünschten Aufwickelkern 21 verbunden ist. Durch das Ändern der Größe des Volumenstroms ist es möglich, die Übertragungsgeschwindigkeit des Aufwickelkerns in der Richtung des Pfeils mit dem ausgefüllt dargestellten Pfeilkopf zu steuern. Selbst wenn der Einstellmodus schnell von der Einstellung des in den Rollenspalt N herrschenden Drucks zu dem Ort zwischen dem Aufrollkern 21 und dem Aufrollzylinder und zuruck geändert worden ist, ergibt sich kein bedeutsames Schwanken bei der Einstellung, da die Änderungen des Volumenstroms durch schnell wirkende Einschalt/Ausschalt-Ventile gesteuert werden. In dem in 4 gezeigten Aufbau 1 hat die digitale Ventilgruppe 7 fünf digitale Einschalt/Ausschalt-Ventile V; V1 ... V5, so dass die Rasterung der Einstellrasterung für die fragliche digitale Ventilgruppe 2⁵ = 32 Modi betragt, was für die meisten Aufroller ausreichend ist. Indem die Anzahl an digitalen Ventilen in der digitalen Ventilgruppe erhöht wird, konnen sogar hohe Auflosefahigkeiten schnell erreicht werden; beispielsweise ist es mit 16 Einschalt/Ausschalt-Ventilen möglich, die Einstellrasterung 2¹⁶ = 65536 verschiedene Modi zu erreichen.
Außerdem kann das Unterdrücken von Schwingungen, die in dem Rollenspalt erzeugt werden, mit dem in 4 gezeigten Einstellaufbau verbunden werden. Die Amplitude und die Frequenz werden aus den Schwingungen gemessen, indem ein Beschleunigungswandler (Aufnehmer) oder ein Kraftsensor beispielsweise an der Welle jeder Trommel (21 oder 22) angewendet wird. Die Schwingungsinformationen werden zu dem Einstellsystem 3 übertragen, das die Ventile in der digitalen Ventilgruppe 7 so steuert, dass sie gemäß ihrer Einstellfunktion G(s) so öffnen und schließen, dass der Aufwickelkern 21 dazu gebracht werden kann, dass er in der Phase künstlich schwingt, die entgegengesetzt zu der beobachteten Schwingung ist.
Nachteile des Servoventils sind vorstehend in Verbindung mit der Einstellung der Kraft, des Drucks und einer kombinierten Kraft/Druck-Einstellung und Positionseinstellung bei Rollenschneidmaschinen und Aufrollern beschrieben. Wenn digitale Ventilgruppen gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden, können so gut wie sämtliche vorstehend erwähnten Probleme vermieden werden. Die digitale Ventilgruppe kann somit aus mehreren Einschalt/Ausschalt-Ventilen mit verschiedenen Durchmessern oder aus Ventilen, die anderweitig verschiedene Volumenstrome hindurchlassen, bestehen. Diese Ventile werden so gesteuert, dass sie durch eine andere Steuereinheit so öffnen und schließen, dass es moglich ist, den erwünschten Druck/die erwunschte Strömung an der Seite des Zylinderkolbens und Arms zu erreichen. Die Ventilansprechzeiten sind schnell, typischerweise 1–5 ms. Im Vergleich zu dem Servoventil werden zumindest die folgenden Vorteile mit dem digitalen Ventil erreicht:

1. Für eine Kraftsteuerung und/oder Drucksteuerung ist es möglich, mit dem Ventil eine Druckverstärkungskurve in einer linearen oder erwünschten Form über einen weiten Bereich zu erreichen.
2. Eine Öffnungs/Strömungs-Relation einer gänzlich linearen oder erwünschten Form kann durch eine geeignet gewählte digitale Ventilgruppe für eine Ortssteuerung erreicht werden.
3. Es ist möglich, schnelle und ungestörte Steuerungen zu erzeugen (ohne ein Überschreiten wie bei Servoventilen).
4. Kein feinmechanischer Schaft, d. h. die Ventileigenschaften bleiben beim Ändern des Ventils die gleichen.
5. Das digitale Ventil ist gegenüber Verunreinigungen nicht empfindlich.
6. Ein Fehlverhalten eines Einschalt/Ausschalt-Ventils oder sogar mehrerer Einschalt/Ausschalt-Ventile setzt nicht die gesamte digitale Ventilgruppe außer Betrieb (macht sie nicht unwirksam).

Wenn wiederum gegenwärtige Rollenschneidmaschinen und Aufroller untersucht werden, kann beobachtet werden, dass ihre Laufgeschwindigkeiten und ihre Leistungen kontinuierlich zugenommen haben. Derzeit sind die Laufgeschwindigkeiten und Beschleunigungen bereits so hoch, dass in einigen Fallen beispielsweise die Kraftkreislaufe (Kraftschaltungen)/Druckkreislaufe (Druckschaltungen), die mit Servoventilen arbeiten und die in der Einstellung der Spaltlast- und Spaltkraftsteuerung angewendet werden, die mit diesen verwirklicht werden, nicht langer optimal sind. Eine zweite Möglichkeit zur Erhöhung der Leistung der Maschinen ist die Beschleunigung des Betriebs der Positionssteuereinrichtungen, die bei Änderungssituationen (Wechselsituationen) aktiv sind. Hierbei sind die Grenzen der gegenwärtigen Technologie erreicht, und das Beschleunigen der Bewegungen ist ohne digitale Ventilgruppen schwierig. Außerdem verringern Fehlersituationen die Leistungsfähigkeit der Maschinen. Die Zuverlässigkeit, die Fehlertoleranz und die Robustheit der digitalen Ventile beispielsweise gegenüber Verunreinigungen in dem Hydrauliköl sind ein bedeutsamer Faktor bei der Erhöhung der Gesamtkapazität.
Einige spezielle vorteilhafte Ausfuhrungsbeispiele und Verfahren der vorliegenden Erfindung sind nachstehend in Verbindung mit Aufwickeleinheiten in Aufrollern und Rollerschneidmaschinen erläutert:

a) Die Zylindereigenschaften, beispielsweise die Dichtungsreibung, werden eingestellt, indem die Drücke der Kolbenseite und/oder an der Armseite geändert werden. In 5a ist ein Beispiel einer Dichtung 54 zwischen dem Zylinder 51 und dem Kolben 52 gezeigt, die möglicherweise in Kraftsteuerkreisläufen angewendet wird, wenn kein Druckunterschied p über der Dichtung einen Einfluss ausübt. Die Dichtung 54 ist hier eine aus zwei Teilen bestehende Dichtung in derartiger Weise, dass ein auf Teflon-Basis bestehender Dichtungsring 541 an dem Zylinderrohr 51 vorhanden ist und unterhalb diesem ein elastischer in gewisser Weise komprimierbarer O-Ring 542 vorgesehen ist. Aufgrund der Druckdifferenz p in 5 dichtet der O-Ring 542 die Dichtungsnut 521 des Kolbens 52 ab, und druckt gleichzeitig den Dichtring 541 fest gegen die Wand des Zylinders 51. Je größer der Druckunterschied über dem Kolben ist, desto dichter wird der O-Ring gegen den Rand der Dichtungsnut flachgedrückt, wodurch gleichzeitig der Dichtring 541 nach oben gegen die Wand des Zylinders 51 gedrückt wird. Der hydraulische Druck beeinflusst den elastischen ein wenig komprimierbaren O-Ring derart, dass, je größer der absolute Druck ist, der O-Ring umso mehr komprimiert wird. In diesem Fall wird der Einfluss des Druckunterschiedes verringert, und der Dichtring wird nicht so stark nach oben in der radialen Richtung zu der abzudichtenden Zylinderfläche hin gedrückt. Somit können, indem die Druckhöhen in der Zylinderkammer geändert werden, verschiedene Zylinderreibungen über dem Kolben mit der gleichen Druckdifferenz erreicht werden. Mit einem herkömmlichen O-Ring, der aus Gummi hergestellt ist, ergibt sich nahezu keine Kompression, so dass eine größere Druckdifferenz lediglich eine größere Abdichtkraft bedeutet, und die tatsächliche Druckhöhe beeinflusst die Abdichtkraft nicht.
b) Die Dichtungsreibung wird durch eine Drucksteuerung der Impulsart geändert, die von dem Bereich der statischen Reibung in den Bereich der dynamischen Reibung ubergeht. Die statische Reibung zwischen dem Zylinder und dem Kolben ist deutlich größer als die dynamische Reibung. In einer stetigen Steuerung nimmt beispielsweise beim Start die Reibungskraft der Zylinderdichtung schnell ab. In ungünstigen Bedingungen bewegt sich die Dichtung zwischen dem statischen Reibungsmodus und dem dynamischen Reibungsmodus, womit ein sogenanntes Slip-Stick-Phanomen (ein Haftgleiteffekt) erzeugt wird. Dieses Phänomen kann durch eine Steuerung der Impulsart beseitig werden, da die Dichtung ständig in dem dynamischen Reibungsbereich verbleibt. Dies kann außerdem in Verbindung mit dem vorstehend unter Punkt a) erläuterten Dichtungsausführungsbeispiel ausgeführt werden. Gleichzeitig ist es möglich, die Zylinderdynamik so zu beeinflussen, dass ein hoher Druck einem steiferen Zylinder entspricht. Ein höherer Druck macht das Öl praktisch fester, da unter anderem in dem Öl befindliche Luft stärker komprimiert wird.
c) Die Hülsenarretierung, die die Rolle einer Rollenschneidmaschine hält, wird mittels einer digitalen Ventilgruppe gesteuert. Die Hülsenarretierung für einen Rollenschneider der sogenannten King/Pulley-Art, hält die Verbraucherrollen an Ort und Stelle in der Querrichtung der Rollenschneidmaschine während des Aufwickelns, d. h. während des Einstellens. Es gibt zwei Hülsenarretierungen, eine an der Wartungsseite der Rollenschneidmaschine und eine an der Bedienerseite der Rollenschneidmaschine. Die Hülsenarretierungen bewegen sich typischerweise in der Richtung z und in der Richtung y. Hydraulische Aktuatoren werden verwendet, um eine Bewegung in beiden Richtungen zu bewirken.

Hülsenarretierungen werden in der Richtung z als Positionsrückkopplung bewegt. In der Anwendung gibt es einen Modus mit schnellen und langsamen Bewegungen bei der Positionseinstellung, einen Modus mit exakter Positionierung und einen Modus eines Belastens/Entlastens mit Kraftrückkopplung. Die jeweiligen Funktionen gibt es auch bei Bewegungen in der Richtung y. In den vorstehend erwähnten Funktionen verbessert das Ersetzen der gegenwärtig angewendeten Servoventile durch digitale Ventilgruppen die Einstellbarkeit des Systems und ermöglicht schnellere und exaktere Schnellbewegungen (Eilgang). Außerdem verbessert die Abdichtfähigkeit der digitalen Ventile das Sicherheitsniveau des Systems als solches, und die Situation wird sogar noch besser bei einer Kombination mit einem Druckbatteriesichern (Sicherungssytem mittels Druckzelle).
Hülsenarretierungen für Rollenschneider der sog. King/Pulley-Art können des Weiteren so eingerichtet sein, dass mit ihnen es ermöglicht wird, in aktiver Weise einer Exzentrizitat des Rollenkerns oder der Hülse zu verhindern, indem die Hülse zu einer korrekten Position mittels der Hülsenarretierung bewegt wird, indem eine externe Kraft auf die Hülse in einer oder in mehreren Richtungen aufgebracht wird. Der mögliche Bedarf an einem Zentrieren kann überwacht werden, und das mittels Kraft, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Position, Druck oder anderen Maßnahmen und Einstellungen ausgeführte Zentrieren kann unter Verwendung einer digitalen Hydraulik ausgeführt werden. Der Zentrierungsbedarf kann überwacht werden und kann auch durch eine maschinelle Uberwachung geschehen.
Schnellere im Hinblick auf die Position gesteuerte Schnellbewegungen beschleunigen die Einstelländerungssequenz der Schneidmaschine und erhöhen somit die Produktionskapazität der Maschinen. Unter anderem kann eine schnelle und steife (starre) Steuerung bei der Schließbewegung erreicht werden. Indem ein Druckbatteriesichern angewendet wird, d. h. indem eine Druckbatterie dem System hinzugefügt wird, ist es möglich, die Steuerung beispielsweise dann fortzusetzen, wenn die Hydraulikpumpen anhalten, und somit die Sicherheit der Schneidmaschine zu verbessern. Bzw. der Betrieb der Arretierhebel, die dazu eingerichtet sind, die Rollenspule der Aufrolleinrichtung zu halten, kann mittels einer digitalen Ventilgruppe eingerichtet werden.

d) Kraft-/Druck- und Positionssteuerungen für die Position eines zentrierenden Aufrollers. In einem zentrierenden Aufroller wird jede zu wickelnde Rolle individuell gegen die Aufwickeltrommel gestützt. Das Stützen jeder Rolle findet in einer Aufwickelstation statt, die aus einem Paar an Aufwickelträgern ausgebildet ist. Die Rolle wird von beiden Enden durch eine Hülsenbuchse (siehe den vorherigen Abschnitt c), Hülsenarretierung) gestützt. Sämtliche technischen Anforderungen und Eigenschaften, die im Abschnitt c) beschrieben sind, können auch mit diesem Gegenstand verknüpft werden. Des Weiteren ist es möglich, Aufwickelträger in der seitlichen Richtung entweder individuell oder als ein Trägerpaar zu bewegen. Die positionierenden und schnellen Bewegungen dieser Bewegung, die durch die digitale Hydraulik ausgeführt wird, sind außerdem genauer und schneller als wie in der herkömmlichen Servotechnik. Schnellere, die Position steuernde Schnellbewegungen beschleunigen die Einstelländerungssequenz der Schneidmaschine, und das schnellere Positionieren der Orte verkürzt die Randstreifenwechselzeit der Schneidmaschine, womit die Produktionskapazität der Maschine erhöht wird.
e) Eine beträchtlich schnellere Herausgabe der Rollen als zuvor. Fertige Verbraucherrollen werden von den Aufwickeltrommeln zu der Rollenausgabebaugruppe, wie beispielsweise eine Kippvorrichtung, durch einen Rollendrucker herausgedrückt. Das Ausgeben der Rollen von der Rollenschneidmaschine macht eine große Kraft und eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit erforderlich. Um eine Einstelländerung zu erreichen, die so schnell wie möglich ist, wird die Bewegung im Hinblick auf die Position in Bezug auf andere bewegliche Vorrichtungen gesteuert. Der große Volumenstrom und die große Kraft, die für die Bewegung benotigt werden, bewirken Einschränkungen bei den Beschleunigungen, den Verzögerungen und bei der maximalen Geschwindigkeit. Mittels der digitalen Hydraulik kann der Rollendrücker so laufen, dass er die Rolle berührt, während die Rolle sich noch dreht, da die Einstellung auf der Grundlage der Druckmessung oder der Kraftmessung so eingerichtet werden kann, dass sie sehr zuverlässig ist. Dieses Laufen kann, wenn dies erwünscht ist, sogar dann ausgeführt werden, wenn die Hülsenarretierungen noch geschlossen sind. Das Ausgeben ist vorzugsweise so eingerichtet, dass die Last so erkannt wird, dass beispielsweise dann, wenn die Rolle zu entweichen beginnt, das System wieder beschleunigen würde durch eine Druckmessung, bis die Rückseite der Kippvorrichtung erreicht ist. Danach wird diese Bewegung verzögert, ohne die maximale Last zu überschreiten.

Während des Ausgebens, bei dem der Rollendrücker schnell an der Rollenoberfläche läuft, kann dies in der vorstehend erläuterten Weise ausgeführt werden, d. h. es wird ein sanfter Kontakt mit der Rollenoberfläche anhand eines geringen Drucks nach der schnellen Bewegung ausgeübt, und dann wird erneut der Druck/die Kraft relativ schnell erhöht.
Es ist möglich, die vorstehend beschriebene Charakteristik bei sämtlichen derartigen Situationen auszuführen, bei denen etwas so läuft, dass es die Rolle oder die Hülse berührt oder wenn einzelne Hülsen oder Rollen zu einer Trommel gebracht werden, beispielsweise mit einer Aufrolleinrichtung in einer Rollenschneidmaschinenausgabeeinrichtung, einer Druckrolle, sogenannten Butt-Seamers (Enden-Verschließer) oder anderen Verschließvorrichtungen.

f) Eine intelligente Steuerung der Aufnahmestation der Rollenspule durch digitale Ventile. Die Aufnahmestation ist beispielsweise eine Abwickelstation oder eine Zwischenstation für Übertragungsschienen. Die Bewegung der Aufwickeltrommel 21 oder der Maschinenrolle, die von der Aufnahmestation der Aufwickeltrommel 21 rollt, wird entweder angehalten oder verzögert. An der Wartungsseite und der Bedienerseite hat die Station eine Beschleunigungsfunktion, die in den hydraulischen Aktuator integriert ist. Eine Prinzipdarstellung der Verbindung ist in 6 dargestellt. Der Druckhub, der durch die Rolle bewirkt wird, wird zu dem Tank durch schnelle digitale Ventilgruppen 7 auf der Grundlage einer Rückführinformation der Druckwandler 61 abgegeben, die in den Zylindern 51 eingebaut sind. Dies betrifft somit eine schnelle Druckbegrenzungsfunktion, die durch digitale Hydraulik verwirklicht wird. Außerdem kann die Synchronisierung der Bewegungen an der Wartungsseite oder der Bedienerseite unter Verwendung der gleichen Blöcke ausgeführt werden.
g) Verwirklichung des hydraulischen aktiven und/oder semi-aktiven Dämpfens der Trommeln durch eine digitale Ventilgruppe.
h) Eine Steuerung und eine Selbstdiagnose eines digitalen Ventils, sodass das digitale Ventil selbst Fehler überwacht, den Fehler durch andere digitale Ventile in der digitalen Ventilgruppe kompensiert und über den Fehler berichtet.
i) Eine digitale Hydraulik wird in der Rollenschneidmaschine in Verbindung mit der Kippvorrichtung angewendet, die die Rollen so bewegt, dass die Rollbewegung gut gesteuert werden kann. Die Kippvorrichtung der Rollenschneidmaschine senkt die fertigen Verbraucherrollen von den Aufwickeltrommeln der Rollenschneidmaschine zu dem Rollenlager hin ab. Das Absenken der schweren Rollen macht eine Steuerung einer großen Krafterforderlich und dies macht einen großen Volumenstrom erforderlich. Um eine Einstelländerung zu erreichen, die so schnell wie möglich ist, muss die Bewegung so schnell wie möglich ausgeführt werden. Die Bewegung der Kippvorrichtung ist mit dem Rollendrucker synchronisiert. Außerdem muss das Schwenken der Rollen in der Kippvorrichtung während der Bewegung der Kippvorrichtung gesteuert werden. Der große Volumenstrom und die große Kraft, die für die Bewegung benötigt werden, verursachen Einschränkungen bei den Beschleunigungen, den Verzögerungen und der maximalen Geschwindigkeit. Außerdem gibt es bedeutsame Sicherheitsrisiken in Verbindung mit der Bewegung der Kippvorrichtung. All dies kann durch ein digitales Hydrauliksystem gesteuert werden.
j) Beim Schneiden der Bahn muss ein Aktuator, beispielsweise eine Trommel, eine Bürste oder ein anderer Balken zu der Maschinenrolle schnell gebracht werden, und lose Lagen, die möglicherweise an der Oberfläche der Maschinenrolle erzeugt werden, müssen so gedrückt werden, dass eine Abgabe nach dem Schneiden schneller ausgeführt werden kann.
k) Eine Druckrolle wird gesteuert, wobei die Rolle eine Druckrolle eines Aufrollers der King/Role-Art, eines zentrierenden Aufrollers oder Aufrollers ist. Der Vorteil der digitalen Hydraulik bei Ausführungsbeispielen von Druckrollen ist die Steuerung der großen Volumenströme und durch diese die Möglichkeit, die Druckrolle mit schnellen Bewegungen schneller als zuvor laufen zu lassen, wobei es aber immer noch möglich ist, eine bessere synchrone Bewegung zwischen der Bedienerseite und der Wartungsseite als bei einer herkömmlichen Hydraulik und ein schnelleres und genaueres Positionieren zu bewirken. Die zum Entlasten der Druckrolle wahrend des Aufwickelns verwendete Kraftsteuerung kann schneller, genauer und mit geringeren Druckverlusten ausgeführt werden. Im Sinne der Sicherheit kann die digitale Hydraulik das Sicherheitsniveau der Druckrolle verbessern. Außerdem ermöglicht in Rollenschneidmaschinen- oder Aufwickelmodellen, bei denen die Druckrolleneinheiten an einem linear sich bewegenden Druckrollenbalken angebracht sind, die Anwendung der digitalen Hydraulik auch beim Bewegen der Balken eine genaue Einstellbarkeit mit verschiedenen Rollendurchmessern.

Des Weiteren kann in einer Situation eines Bahnreißens oder in einer möglichen bedrohlichen Situation, bei der die Rolle entweicht, die Druckrolle so gesteuert werden, dass die Rollen mit einer viel stärkeren Kraft als bei dem normalen gegenwärtigen Wert belastet werden, so dass die Rollen nicht aus der Rollenschneidmaschine heraus entweicht. Mittels einer geeignet eingerichteten digitalen Ventilgruppe ist eine derartige Druckrollenlast eines Sicherheitsniveautyps relativ einfach einzurichten, ohne die Anwendbarkeit in einem normalen Laufmodus der Rollenschneidmaschine zu schwachen.

f) Eine digitale Hydraulik wird angewendet, um die Aufrolltrommeln oder Zylinder während des Aufwickelns zu bewegen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine sehr gute Genauigkeit eines schweren Maschinenteils und bei Bedarf eine schnelle Bewegungsausführung erforderlich. Ein Ausführungsbeispiel ist hierbei die Steuerung der Straffheit des Riemens, der um die Riemenwalze der Riemen-King-Role-Schneideinrichtung zirkuliert. Ein zweites mögliches Ausführungsbeispiel ist das Ändern der Geometrie der King-Role-Schneideinrichtung, um die mogliche Schwingung, die in der Nähe der spezifischen Schwingungsfrequenz beobachtet wird, zu verringern oder um anderweitig die Aufwickelgeometrie zu verbessern.
m) Eine digitale Hydraulik wird zum Bewegen oder Belasten der Rolle einer Faserbahn verwendet.
n) Eine digitale Hydraulik wird zum Steuern der Bahnschneidvorrichtung verwendet. Die Aufgabe der Schneidvorrichtung ist es, die Bahn während einer Einstelländerung zu schneiden. Das Schneiden der Bahn und die Bewegungen der Schneidvorrichtung müssen exakt in Bezug auf die anderen Vorgänge der Einstelländerungssequenz synchronisiert sein. Die digitale Hydraulik erzielt schnellere und genauere Bewegungen als zuvor.

Das Steuern der Schneidvorrichtung, die die sogenannte King-Walze (Tragwalze) herum dreht, durch eine digitale Hydraulik, verbessert die zueinander sich ergebende Synchronisation der Klingenhalter und die Synchronisation der Klingenbewegung in Bezug auf die sich drehende Trommel. Ein mögliches Gegenmoment für einen elektronischen Antrieb der Ausführung, die an der Klinge angebracht ist, kann außerdem mittels digitaler Hydraulik beseitigt werden.

o) Eine digitale Hydraulik wird als Abwickelantrieb für eine Umwickelmaschine angewendet. Wenn eine neue Rolle gebracht wird, die abgewickelt werden soll, sind ihre Masse und ihr Durchmesser sehr groß, und dies trifft auch auf ihr Trägheitsmoment zu. Elektronische Antriebseinrichtungen müssen gemaß dem großten Tragheitsmoment dimensioniert sein. Wenn die Materialbahn beim Abwickeln entfernt wird, nehmen der Durchmesser und die Masse der Maschinenrolle standig ab. Am Ende des Abwickelns ist das Trägheitsmoment gering, und die elektronische Antriebseinrichtung, die fur eine große Maschinenrolle dimensioniert ist, arbeitet nicht mehr optimal. Diese Situation ist in der Wickelmaschine wiederum noch stärker, ausgeprägt, bei der auch die Breite der Rolle, die zum Abwickeln gebracht wird, variieren kann. In diesem Fall kann die Breite der maximalen Rolle beim Anfang des Wickelns beispielsweise 4 m betragen und der Durchmesser kann 1,8 m betragen. Die Masse einer derartigen Rolle beträgt typischerweise ungefähr 10000 kg. Wenn erneut eine schmale Rolle mit einer Breite von ungefahr 0,5 m zum Abwickeln gebracht wird, ist deren Masse sehr gering am Ende des Wickelns. Die erforderliche Gesamtspannung ist außerdem beträchtlich geringer für eine schmalere Materialbahn als für eine breite Materialbahn. In der Praxis ist es erforderlich gewesen, so große Rollen, wie sie in diesem Beispiel erwähnt sind, zuvor Beispielsweise hat zusammen mit neuen Gravurdruckpressen der Bedarf an diesen Arten an großen Verbraucherrollen dennoch zugenommen. Das Problem kann mittels eines hydraulischen Motors und einer digitalen Ventileinheit gelöst werden. Ein hydraulischer Motor als solcher ist eine bekannte Technologie und er ist außerdem in der Papierindustrie als Antriebsquelle für verschiedene Vorrichtungen angewendet worden. Gemäß dem vorstehend erläuterten Prinzip ermöglicht die digitale Ventileinheit nunmehr, dass sowohl geringe als auch hohe Momente mit einem hydraulischen Motor in genauer Weise erzeugt werden können. Außerdem kann die Einstellung der Drehzahl genau gestaltet werden.
p) Das Ändern der Dynamik einer abgewickelten Bahn und eine Stabilisierung durch einen beweglichen Stabilisierer. Die Materialbahn kann sich zwischen der Maschinenrolle und der ersten Laufbahnsteuerrolle frei bewegen. Die Variationen im Hinblick auf die Spannung, die Feuchtigkeit und die Dicke etc. in der Materialbahn verursachen, dass die Materialbahn beispielsweise mit ihrer spezifischen Frequenz oder einer bestimmten spezifischen Form in einer unerwünschten Weise zu flattern oder zu leben beginnt. Dieses Schwanken kann beispielsweise zu einem Reißen der Bahn, zu einer Verringerung der Geschwindigkeit führen oder sichtbare Spannungsschwankungen bei der Materialbahn in dem Endprodukt verursachen. Das Problem kann verringert werden oder kann beseitigt werden, indem eine Antriebsvorrichtung an die Bahn angebracht wird, wie beispielsweise eine Trommel, ein Balken, etc., oder indem die Bahn in einer kontaktfreien Weise beispielsweise mittels eines Druckluftbalkens beeinflusst wird. Die Bahn kann außerdem durch beispielsweise einen flugelartigen Balken so beeinflusst werden, dass die mit der Laufbahn kommende Luft eine kontaktfreie Druckeinwirkung auf die Bahn ausbildet. Die Bahn kann senkrecht oder in irgendeinem anderen Winkel beeinflusst werden, indem die Antriebseinrichtung in der Richtung der Laufbahn gedrückt oder bewegt wird, indem die Spannlänge der frei sich bewegenden Laufbahn geändert wird. Eine digitale Ventilgruppe ist sehr gut dazu geeignet, eine derartige Antriebsvorrichtung so zu bewegen, dass sie nahe zu der Bahn gebracht wird, da schnelle Bewegungen und schnelle Einstellungen der vorstehend offenbarten Weise relativ einfach erzielt werden können.
q) Das Positionieren der Schneidklingen und der Randschneideinrichtungen durch eine digitale Hydraulik. Derzeit wird das Positionieren der Schneidklingen der Schneideinrichtung entweder manuell oder elektronisch ausgeführt, indem beispielsweise Servomotoren oder ahnliche Antriebseinrichtungen für das Positionieren angewendet werden. Das automatische Positionieren der Klingen durch beispielsweise elektrische Servomotoren weist haufig Komponenten auf, die komplex, kostspielig und gegenüber einem Fehler empfindlich sind. Durch die Anwendung einer digitalen Hydraulik kann das Positionieren sehr schnell und sehr genau gestaltet werden. Eine digitale Hydraulikanordnung in diesem Ausführungsbeispiel mit seinen Aktuatoren hat eine ausgezeichnete Fehlertoleranz. Hydraulische Aktuatoren können beispielsweise durch Akutator-spezifische digitale Ventileinheiten in der folgenden Weise gesteuert werden. Die Aktuatoren bewegen die Klingentransportvorrichtungen. Eine Positioniereinstellaufgabe wird den digitalen Ventileinheiten auferlegt, auf deren Grundlage die digitalen Ventileinheiten den erwünschten Akutatorspezifischen Volumenstrom genau einstellen und somit die Geschwindigkeit und die Positioniergenauigkeit der Aktuatoren bestimmen. Die Einstellgenauigkeit und die Geschwindigkeit hängen von der Anzahl („Bits”) an einzelnen Einschalt/Ausschalt-Ventilen in der gewählten digitalen Ventilgruppe und von der Ventil-spezifischen Einflußnahme dieser einzelnen Einschalt/Ausschalt-Ventile in jedem Ausführungsbeispiel ab. Im Vergleich zu der Servotechnologie ist die digitale Hydraulik einfach, gegenüber Fehlern tolerant und zuverlässig, und sie hat einen geringen Druckverlust. Dennoch wird eine genaue Einstellung mit einer ausgezeichneten Wiederholbarkeit, und schnellen Ansprechzeiten, durch diese erreicht.

7 zeigt außerdem eine allgemeine grafische Darstellung der digitalen Ventilgruppe 7, die bei den meisten der vorstehend dargelegten Gegenstände anwendbar ist, wobei die Gruppe acht individuelle digitale Ventile DV aufweist. Diese Anordnung ist insbesondere in vorteilhafter Weise für Basisniveaulösungen geeignet, bei denen eine sehr schnelle Rasterung nicht unbedingt benötigt wird.
8 zeigt des Weiteren eine allgemeine grafische Darstellung beispielsweise fur einen geringfügig anspruchsvolleren Zweck, wobei die digitale Ventilgruppe 7 mit zwanzig einzelnen digitalen Ventilen DV gezeigt ist. Mit einer Verbindung gemäß dieser grafischen Darstellung können die meisten der Ausführungsbeispiele, die es in einem Faserbahnaufwickler gibt, erreicht werden, wie beispielsweise eine Kraftsteuerung im Spalt, eine Positioniersteuerung, etc. 8 zeigt für einen individuellen Teil das Digitalventil DV, die Düse OF zum Bestimmen der Ventil-spezifischen Strömung und den Druckwandler PT für die digitale Ventilgruppe. In dieser beispielartigen digitalen Ventilgruppe 7 ist außerdem das Sicherheitsventil SV (dies ist in einer normalen digitalen Ventilgruppe nicht unbedingt erforderlich) und das Differentialventil DIV vorgesehen, mittels denen das System in eine Differentialverbindung gesetzt werden kann (dies ist in einer normalen digitalen Ventilgruppe nicht unbedingt erforderlich).
Bei der Anordnung gemäß der grafischen Darstellung von 8 ist es möglich, beispielsweise die Spaltkraft eines zentrierenden Aufrollers und die vertikalen Bewegungen und das Positionieren der Buchse und andere Systeme, die bei dem Aufwickeln einer Faserbahn kritisch sind, zu steuern. Die Spaltkrafteinstellung oder eine andere Krafteinstellung, das Positionieren und schnelle Bewegungen ergeben sich in durch die digitale Ventilgruppe gesteuerter Weise. Mögliche Sicherheitsventile sind offen und das Differentialventil DIV ist geschlossen, wenn diese in dem System umfasst sind.
Eine schnelle Bewegung nach oben, d. h. eine schnelle Bewegung weg von der aktuellen Belastungsrichtung, kann außerdem ausgeführt werden, indem eine Differentialverbindung so angewendet wird, dass die digitalen Ventile DV an der Seite des Arms der digitalen Ventilgruppe in der Steuerung umfasst sind. In diesem Fall sind die an der Kolbenseite befindlichen digitalen Ventile DV geschlossen, sind die Sicherheitsventile SV geschlossen und ist das Differentialventil DIV offen. Dies ermöglicht ein Erzielen einer außerordentlich sicheren und schnellen Bewegung durch die Anwendung der Eigenschaft der digitalen Ventilgruppe 7 in einer vielseitigen Weise.

Claims

Vorrichtung zum Aufwickeln einer Faserbahn um einen Aufwickelkern herum zu einer Rolle, wobei die Vorrichtung zumindest eine Spaltrolle aufweist zum Ausbilden einer Spaltlast auf der aufzuwickelnden Rolle, wobei die Spaltlast und/oder eine andere Stützkraft für die Rolle so eingerichtet ist/sind, dass sie zumindest teilweise mittels eines hydraulischen Aktuators oder mittels hydraulischer Aktuatoren ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstellung und/oder der Volumenstrom von einem hydraulischen Aktuator oder mehreren hydraulischen Aktuatoren mittels einer digitalen Ventilgruppe eingerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Ventilgruppe aus mehreren Ein/Aus-Ventilen mit verschiedenen Durchmessern besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Ventilgruppe aus mehreren Ein/Aus-Ventilen mit gleichen Durchmessern besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Ventilgruppe aus mehreren Ein/Aus-Ventilen mit verschiedenen Volumenströmen besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für die digitale Ventilgruppe digital ist, wie beispielsweise binär.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal jedes digitalen Ventils in der digitalen Ventilgruppe binär ist, so dass das Signal 0 oder 1 lautet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb von Hülsenarretierungen, die so eingerichtet sind, dass sie die Rolle der Rollenschneidmaschine halten, mittels einer digitalen Ventilgruppe eingerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb von Arretierhebeln, die so eingerichtet sind, dass sie die Rollenspule einer Aufrolleinrichtung halten, mittels einer digitalen Ventilgruppe eingerichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Ventil so eingerichtet ist, dass es einen Fehler bei ihm selbst feststellt, den Fehler mit anderen digitalen Ventilen in dem digitalen Ventilsystem kompensiert, und über den Fehler dem Steuersystem berichtet.
Verfahren zum Aufwickeln einer Faserbahn um einen Aufwickelkern zu einer Rolle, wobei in dem Verfahren eine Spaltlast ausgebildet wird, um eine radiale Kompression bei der aufzuwickelnden Rolle auszubilden, wobei die Spaltlast und/oder eine andere Rollenstützkraft zumindest teilsweise mittels eines hydraulischen Aktuators ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/oder der Volumenstrom eines hydraulischen Aktuators oder mehrerer hydraulischer Aktuatoren durch eine digitale Ventilgruppe gesteuert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für jedes digitale Ventil in der digitalen Ventilgruppe so binär gestaltet wird, dass das Signal 0 oder 1 lautet.