DE2749935A1

DE2749935A1 - Vorrichtung zum verbinden des anfangs eines auf einer rolle aufgewickelten bandfoermigen materials

Info

Publication number: DE2749935A1
Application number: DE19772749935
Authority: DE
Inventors: John W Clifford; George F Corcoran; Edward F Meihofer
Original assignee: Butler Automatic Inc
Current assignee: Butler Automatic Inc
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US4100012A; NL7712311A; BE860610A; CA1107845A; FR2369987A1; GB1567359A; AU3056177A; JPS5385266A; AU512011B2; CH626031A5; JPS617975B2

Description

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TELEX: S2173O

Meine Akte: B-4343

Anmelder: Butler Automatic, Inc., Canton, MA, USA

Vorrichtung zum Verbinden des Anfangs eines auf einer Rolle aufgewickelten bandförmigen Materials

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden des Anfangs eines auf einer Rolle aufgewickelten bandförmigen Materials gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Zur Verbindung des hinteren Endes eines sich bewegenden bandförmigen Materials bzw. einer Materialbahn mit dem vorderen Ende einer bereit-stehenden weiteren Materialbahn sind bereits Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt; dabei kann das bandförmige Material ununterbrochen zu einer in Bewegungsrichtung liegenden Einheit geführt werden, welche das bandförmige Material ver- oder bearbeitet. Eine derartige Vorrichtung enthält ein Paar von Einrichtungen zur Halterung der Rollen, die zur Führung des bandförmigen Materials dienen, wobei eine dieser Rollen sich dreht, während die andere steht. Das Material der sich drehenden Rolle wird über die Verbindungsstation in eine Einheit geführt, in welche das bandförmige Material in durchhängender Weise gehalten wird, um der das Material be- oder verarbeitenden Einheit bandförmiges Material zuzuführen, wenn die sich drehende Rolle verlangsamt oder angehalten wird, damit eine Verbindung

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der Enden hergestellt werden kann. Wenn die sich drehende Rolle ausläuft, wird sie gebremst und das vordere Ende des bereitstehenden Materials, das an der Verbindungsstation bereits vorbereitet und plaziert ist, wird in der Verbindungsstation mit dem sich bewegenden bandförmigen Materials verbunden. Daraufhin wird das Material, das von der sich drehenden Rolle zugeführt wird, in einer zur Bewegungsrichtung entgegengesetzten Richtung von der Verbindungseinheit getrennt, und das bereitstehende bandförmige Material wird auf die Transportgeschwindigkeit beschleunigt, wonach die bandförmiges Material speichernde Einheit, der Material entzogen wurde, mit bandförmigen Material wieder gespeist bzw. aufgefüllt wird.

Um Störungen hinsichtlich der Spannung im Materialauf ein Minimum zu reduzieren, wird die Position des Spannglieds in der Speichereinheit bzw. Hängebahn-Einheit bezüglich einer vorbestimmten Bezugsposition überwacht, um ein Fehlersignal abzugeben, welches eine Spannungsänderung im Materialanzeigt. Dieses Fehlersignal wird dann zur Steuerung der Bremsen in der Abwickel-Einheit oder des Aufspulmotors in der Aufspul-Einheit verwendet, so daß die Bremsen das bandförmige Material je nach Bedarf freigeben oder verzögern, um das Spannglied in sdne Bezugsposition zurückzuverbringen und auf diese Weise die Spannungstörung zu beseitigen.

Bei den bekannten Vorrichtungen wird eine konstante Spannung in dem bandförmigen Material dadurch aufrechterhalten, daß das Bremsmoment der sich drehenden Rolle oder auslaufenden Rolle eingestellt/. Jemzufolge ist eine Spannungskorrektur notwendig, die über die sich drehende Rolle ausgeführt wird, wobei sich deren Größe mit konstantem Wert ändert. Um daher eine vernünftig stabile Steuerung der Durchhängung des bandförmigen Materials, d.h. des auf diese Weise gespeicherten Materials zu erreichen, muß die Gesamtverstärkung des Regelungssystems geändert werden, um Änderungen der Rollengröße zu kompensieren. Daher erfordern die bekannten Vorrichtungen verschiedene Mitnehmerarme, optische Sensoren oder dergl., um die Rollengröße zu überwachen sowie elektronische HiIfsanordnungen, welche die erhaltenen Meßergebnisse in der für das System erforderlichen Weise verstärken,

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infolgedessen die bekannten Vorrichtungen äußerst kompliziert und aufwendig werden.

Auch bei solchen Vorrichtungen, die eine Änderung der Rollengröße bzw. des Rollendürchmessers kompensieren, wird eine stabile Regelung in der Speichereinheit, in welcher das bandförmige Material in durchhängender Weise aufbewahrt wird, wegen der unregelmäßigen Eigenschaften nicht erreicht, die bei den überlicherweise in Rollen-Gerüsten verwendeten Bremsen aufgrund von Verschleiß, Lager-oder Lastbedingungen und dergl. auftreten. Diese Bedingungen verhindern das Anlegen eines Bremsmoments an das Rollen-Gerüst in Abhängigkeit von dem Fehlersignal aufgrund der Position des Spannglieds, welches eine Spannungsänderung in dem bandförmigen Material hervorruft, wenn es auf die sich abwickelnde Rolle angelegt wird und das Spannglied exakt in seine Bezugsposition zurückkehren läßt. Diese Schwierigkeit kann in gewBsem Umfang dadurch bewältigt werden, daß Bremsen mit hoher Leistung eingesetzt werden, deren Eigenschaften sich abhängig von der Zeit, Verschleiß, zu hoher Wärme usw. nicht bemerkenswert ändern, jedoch sind die durch solche Bremsen entsidienden Kosten sehr hoch. Darüberhinaus sind auch die Betriebskosten für solche Bremsen wie auch für andere herkömmliche Bremsen sehr hoch, da sie ständig in gewissem Umfang erregt sein müssen, um dem sich bewegenden bandförmigen Material einen Widerstand in entgegengesetzter Richtung, d.h. eine Rücktrift zu verleihen, infolgedessen ein wesentlicher Teil dieser Energie in Form von Wärme vergeudet wird.

Eine stabile Regelung in der Speichereinheit ist bei den bekannten Vorrichtungen auch deswegen schwierig zu erreichen, weil das Spannglied der Speichereinheit ein wesentliches Trägheitsmoment beinhaltet, welches sein Ansprechverhalten auf Spannungstörungen erniedrigt. Dies beruht auf der Tatsache, daß das Spannglied sehr hohen Beaufschlagungen in dem Fall widerstehen muß, daß es während eines Zerreißens des bandförmigen Materials an die Begrenzungselemente bewegt wird und weil das Spannglied durch Drucklufzylinder in Richtung auf seine maximale Halte- oder Speicherposition vorgespannt wird, wobei die Druckluftzylinder Restluft enthalten

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und eine hohe Anfangsreibung haben.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen, bei welchen die Materialspannung durch Änderung des Bremsdrehmoments geregelt wird, wobei das Bremsdrehmoment auf die ablaufende Rolle angelegt wird, besteht darin, daß die gesamte Spannweite des Materials zwischen dem Spannglied in der Speichereinheit und der ablaufenden Rolle unter voller Spannung steht. Da die Länge der Spannweite des unter Spannung stehenden Materials zunimmt, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit,daß eine Schwächungsstelle in dem Material vorliegt, welche die Stelle eines beginnenden Risses der Materialbahn sein kann. Daher ist es sehr erwünscht, die Länge der Material-Spannweite, über welche das Material unter voller Spannung gehalten wird, auf ein Minimum zu reduzieren. Wenn große Rollen in der Praxis gebremst werden, ergibt sich ein sehr hohes Moment, welches über die Rollenspule und die Wicklungen in der Nähe der Rollenspule übertragen wird und das dazu tendiert, an diesen Stellen Risse hervorzurufen.

Die bekannten Vorrichtungen erfordern eine relative lange Zeit, um die Verbindung hervorzurufen, weil Zeitverzögerungen auftreten und den Verbindungsgliedern bzw. -spitzen und -messern ein Trägheitsmoment anhaftet. Bei diesen Vorrichtungen erfolgt auch nicht der Versuch, die Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen der Reihenfolge des Verbindungsvorganges zu regeln oder steuern, um die kleinste erforderliche Spannung auf dasjenige bandförmige Material anzulegen, welches verbunden wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Machteile und Schwierigkeiten der bekannten Vorrichtungen vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden des Anfangs eines auf einer Rolle aufgewickelten bandförmigen Materials mit

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dem auslaufenden Ende eines von einer Rolle abgewickelten bandförmigen Materials wird zumindest die geringst nötige Spannung dem Material bzw. Abschnitt des bandförmigen Materials verliehen, welches mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verbunden wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das bandförmige Material geregelt in die Speichereinheit/ d.h. die einen Längenausgleich bewirkende Einheit geführt, um eine bestimmte Position des Spannglieds zu erreichen und somit eine vorbestimmte Spannung bei Auftreten von Spannungstörungen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine stabile Regelung der Speicher- oder Längenausgleichseinheit ohne jegliche Verstärkungskompensation zur Änderung der Rollengröße möglich.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung/ bei der das auslaufende bandförmige Material in/Fegelter Weise verlangsamt wird, um Spannungsstörungen auf ein Minimum zu reduzieren und um eine fortschreitende Betätigung der die Verbindung der Enden herstellenden Klemmen zu ermöglichen, bevor das auslaufende Material tatsächlich zum Halt gebracht wird.

Das bandförmige Material wird in/regelter Weise der Speichereinheit, d.h. Einheit zum Längenausgleich des bandförmigen Materials zugeführt, so daß das Spannglied dieser Einheit in seinem Steuerbereich verbleibt, um dadurch eine vorgewählte Spannung über den gesamten Rollen-Aufbau hinweg beizubehalten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das bereitstehende bandförmige Material auf solche Weise geregelt beschleunigt werden, daß die erforderliche Materialspannung auf einen vorgewählten Maximalwert begrenzt werden kann. Bei der Vorrichtung ist eine Regelung der Materialspannung auf einer wesentlich wirkungsvolleren Basis gegenüber den bekannten Vorrichtungen möglich. Außerdem wird die Abhängigkeit von den Eigenschaften und von dem Zustand der Bremsen der Rollen-Gerüste beseitigt. Das Spannglied in der Einheit zur Speicherung bzw. zum Längenausgleich des bandförmigen Materials hat eine hohe Ansprechempfindlichkeit auf Spannungstörungen und arbeitet auch im Falle eines Mäerialrisses äußerst zuverlässig.

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Anstelle einer konstanten Materialspannung während des Betriebs der Rollen durch Steuerung des Bremsmoments an dem Rollen-Lagergerüst in Abhängigkeit von der Position des Spannglieds in der Einheit zum Längenausgleich auszuführen/ wird erfindungsgemäß die Materialspannung durch ein Paar von gesteuerten Halterollen erreicht, die das bandförmige Material in geregelter Weise in die Einheit zum Längenausgleich bzw. zur Speicherung führen. Die Halterollen werden durch einen Gleichstrommotor angetrieben, der in einem regelten Servosystem eingeschaltet ist. Während des Betriebs der Rollen wird die Ankerspannung des Gleichstrommotors durch ein Befehlsignal gesteuert, welches die Funktion der Differenz zwischen der Geschwindigkeit des in die Einheit zürn Längenausgleich geführten Gewebes und der Transportgeschwindigkeit sowie der Abweichung des Spannglieds gegenüber seiner Bezugsposition darstellt. Somit führt der Motor das bandförmige Material mit einer Geschwindigkeit in die Einheit zum Längenausgleich, um das Spannglied in seinem Steuerbereich zu halten und um eine vorgewählte Spannung bei Auftreten von Spannungsstörungen während des Betriebs der Rollen beizubehalten. Während der Verlängsamungsphase der Verbindungsreihenfolge hat das die Motorspannung steuernde Befehlsignal die Form eines abfallenden Impulses, der eine vorgewählte Neigung hat und den Motor das bandförmige/ Material hinsichtlich der Geschwindigkeit verlangsamen läßt, um Spannungsstörungen auf ein Minimum zu reduzieren und um eine fortschreitende Betätigung der Verbindungsklemmen zu ermöglichen, bevor das bandförmige Material zum Stillstand gebracht wird. Nach Herstellung der Verbindung zwischen den Enden des bandförmigen Materials hat das Befehlssignal, welches dem Motor zugeführt wird, die Form •eines ansteigenden Impulses, dessen Neigung automatisch eingestellt wird, um die notwendige, kleinste Spannung anzulegen, um die neue Rolle, d.h. diejenige Rolle, welche das neuzugeführte bandförmige Material trägt, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegen zu lassen. Somit wird die dem Material verliehene Spannung während der Beschleunigung auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt, die dem Gewicht der Rolle entspricht.

Die eirfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Verbindung zwischen zwei bandförmigen Materialien, wobei gleichzeitig Spannungsstörungen in den bandförmigen Materialien auf ein Minimum reduziert

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werden. Dabei wird insbesondere die Position eines Spannglieds, beispielsweise einer Spannwalzeneinheit gesteuert, die in der Einheit zum Längenausgleich vorgesehen ist.

In den Zeichnungen ist eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung zur Verdeutlichung ihrer Funktion und Merkmale dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung mit der Speichereinheit, wobei die Spanneinheit mit 42 angegeben ist. Fig. 2a, 2b zeigen zusammen die elektrische Schaltung zur Regelung des in der Speichereinheit vorhandenen bandförmigen Materials, wobei Teile der Schaltung als Teile der Vorrichtung in Fig. 1 dargestellt sind.

Die Fig. 3a, 3b dienen der Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung und veranschaulichen den Signalverlauf bzw. die Änderung einzelner Werte abhängig von der Zeit.

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Patentansprüche

( 1.^Vorrichtung zum Verbinden des Anfangs eines auf einer Rolle aufgewickelten bandförmigen Materials mit dem auslaufenden Ende eines von einer Rolle abgewickelten bandförmigen Materials, mit einer Verbindungsstation, einer Speichereinheit, die eine in Bewegungsrichtung von der Verbindungsstation entfernt liegende Spanneinheit aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindungsstation und der Speichereinheit ein Paar von Halterollen angeordnet sind, daß die Halterollen mit einem Motor zur Zuführung des bandförmigen Mater¹* als von einem Rollenständer zu der Speichereinheit gekoppelt sind, daß eine Einrichtung zur überwachung des in die Speichereinheit geführten bandförmigen Materials und zur Abgabe eines ersten Signals sowie eine Einrichtung zur überwachung der Geschwindigkeit des aus der Speichereinheit herausgeführten bandförmigen Materials und zur Erzeugung eines Signals für die Transportgeschwindigkeit auf dem Transportweg angeordnet ist, daß eine Einrichtung zur Überwachung von Auslenkungen der Spanneinheit gegenüber einer vorbestimmten Bezugsposition ein Signal zur Einstellung der Materialgeschwindigkeit abgibt und daß eine Einrichtung zur Verarbeitung der Signale und Abgabe eines Befehlssignals an den Motor vorgesehen ist, die den

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Motor das an die Halterolle angelegte Drehmoment iri/regelter Weise ändern läßt, so daß in dem bandförmigen Material praktischeine konstante Spannung aufrechterhalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinheit feststehende Rollen und eine Spannrolle angeordnet sind, daß eine Einrichtung zur Festlegung des Bewegungsweges der Spannrolle angeordnet ist, so daß die Spannrolle auf die fest3tehendai Rollen zu und von den feststehenden Rollen weg bewegbar ist, daß eine Einrichtung zur Vorspannung der Spannrolle von den feststehenden Rollen weg angeordnet ist, und eine Kupplung mit steuerbarem Schlupf enthält, von der Eingangs- und Ausgangswellen wegführen, daß mit der Eingangswelle der Kupplung ein Motor verbunden ist und daß zwischen der Ausgangswelle der Kupplung und der Spannrolle eine Einrichtung angeordnet ist, welche die Spannrolle mit einer Kraft von den feststehenden Rollen wegdrückt, die vom Schlupf der Kupplung abhängig ist.
i. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine Fluid-gesteuerte Kupplung ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-verarbeitende Einrichtung eine Einheit zur Kombination des von der Einrichtung zur überwachung der Geschwindigkeit des in die Speichereinheit geführten Materials abgegebenen ersten Signals, der Transportgeschwindigkeit auf dem Transportweg/uRa^elSu^nciis zur Einstellung der Materialgeschwindigkeit sowie zur Abgabe eines Befehlssignals und eine auf das

Befehlssignal ansprechende Einheit zur Steuerung der Ankerspannung des Motors aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator zur Erzeugung von sägezahnförmigen Spannungsimpulsen und eine Einrichtung zum Anlegen des Ausgangssignals des Impulsgenerators an die die Signale empfangende Einrichtung anstelle der Signale für die Transportgeschwindigkeit und für die Einstellung der Geschwindigkeit des Materials / und daß das Befehlssignal ein sägezahnförmiges Spannungssignal ist, welches den Motor innerhalb eines vorgewählten Zeitintervals zum Stillstand kommen läßt.

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6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle zur Erzeugung eines konstanten Stroms sowie eine Einrichtung vorgesehen sind, welche den Strom anstelle des Befehlssignals der die Signale empfangenden Einrichtung an die Steuereinheit anlegt, wenn der Motor angehalten ist, so daß.der Motor den Halterollen ein kleines Drehmoment in Vorwärtsrichtung verleiht, damit das bandförmige Material zwischen den Halterollen und der Verbindungsstation unter Spannung gehalten wird.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleich des ersten Signals und des Signals für die Transportgeschwindigkeit zur Lieferung eines Stell- oder Regelsignals bei Einhaltung einer vorbestimmten Beziehung gegenüber dem Signal für die Ttansportgeschwindigkeit vorgesehen ist, wobei das Signal für die Transportgeschwindigkeit anzeigt, daß die Geschwindigkeit des dem Speicher zugeführten Materials im Verhältnis zur Geschwindigkeit des aus dem Speicher geführten Materials einen vorbestimmten Wert erreicht hat, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Regel- oder Stellsignal zur Steuerung der Arbeitsweise der Verbindungsstation vor der Verlangsamung der Geschwindigkeit des in den Speicher geführten Materials auf eine vorgewählte Geschwindigkeit oder vor dem Anhalten des Materials anlegt.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Steuerung des Impulsgenerators nach dem Stillstand des dem Speicher zugeführten Materials angeordnet ist, daß der Impulsgenerator eine Impulsspannung an die die Signale empfangende Einrichtung anlegt, wobei die Neigung des Spannungsimpulses ein Befehlssignal von der die Signale empfangenden Einrichtung erzeugt, welches den Motor die Halterolle^ innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne auf die Bansportgeschwindigkeit beschleunigen läßt, wobei die Halterollen das Material in den Speicher führen.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Steuerung des Impulsgenerators abhängig von der Transportgeschwindigkeit vor-

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gesehen ist, wenn die Halterollen beschleunigt sind, so daß die Neigung des vom Impulsgenerator abgegebenen Spannungsimpulses sich direkt mit der Transportgeschwindigkeit ändert.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rollen mit festem Durchmesser in Transportrichtung und in zur Transportrichtung entgegengesetzter Richtung gegenüber dem Speicher vorgesehen sind, und daß die Einrichtung zur überwachung der Ein- und Aus gangs geschwindigkeit des Materials Tachometer enthält, die durch die in Transportrichtung bzw. in zur Transportrichtung entgegengesetzter Richtung angeordneten Rollen angetrieben werden.
1ί. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gleichstrommotor ist, und daß die Signal-verarbeitende Einrichtung einenServoregelkreis mit dem Motor enthält, welche die an den Motor angelegte Spannung einstellt.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei Fehlen eines Materials an der Materialzuführungsstelle ein Signal abgibt,und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das den Mangel an Material anzeigende Signal weitergibt, um die Arbeitsweise der Verbindungsstation zu steuern.

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