DE3004687A1

DE3004687A1 - Steuervorrichtung fuer einen papierroller

Info

Publication number: DE3004687A1
Application number: DE19803004687
Authority: DE
Inventors: Kenneth Chandler
Original assignee: Masson Scott Thrissell Engineering Ltd
Current assignee: Masson Scott Thrissell Engineering Ltd
Priority date: 1979-02-10
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1980-08-21
Also published as: SE8001023L; FI800322A; JPS55135047A; US4285130A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Maschinen zum Zuführen von kontinuierlichem Bahnmaterial, z.B. für Papierroller.

Ein Papierroller beispielsweise wird dazu benutzt, Rollen von Bahnen einer bestimmten Größe, und zwar sowohl hinsichtlich der Breite wie auch der Länge, herzustellen. Eine gewünschte Breite läßt sich ohne Schwierigkeiten durch Längsschneiden der Bahn während des Wickeln erzielen; eine bestimmte Länge der Bahn in der fertigen Rolle zu erzielen, wirft jedoch Probleme auf, wenn bei den üblicherweise verwendeten hohen Geschwindigkeiten gewickelt wird. In solch einer Maschine wird die Bahn üblicherweise mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 1000 m/min von einer Vorratsrolle mit einer Masse von mehreren Tonnen abgewickelt; der Wickelvorgang kann daher nicht abrupt unterbrochen werden, da zu große Trägheitskräfte erzeugt würden. Es ist daher üblich, die gewünschte Länge einer Bahn in einer Rolle dadurch zu erhalten, daß gemessen wird, wann eine bestimmte Länge, die kleiner als die Soll-Länge ist, gewickelt worden ist, und daß dann die Bahngeschwindigkeit verringert wird, während man bei einer solch niedrigen Geschwindigkeit weiterwickelt, daß bei Erreichen der Soll-Länge ein praktisch schlagartiges Anhalten möglich ist. Diese Verfahrensweise verringert jedoch den Gesamtausstoß des Papierrollers.

Ein ähnliches Problem findet sich bei einem Papierquerschneider, bei dem eine Papierbahn einer Schneidvorrichtung zugeführt wird, die die Bahn durch wiederholte querverlaufende Schnitte unterteilt und somit eine Folge von Blättern erzeugt. Auch bei solch einer Maschine ist eine Verzögerung (wenn auch nicht notwendigerweise bis auf die Geschwindigkeit Null) erforderlich, wenn die Versor-

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gungsrolle nahezu leer ist und gegen eine neue Versorgungsrolle ausgetauscht werden soll.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine Steuervorrichtung für Maschinen (z.B. Papierroller) zum Zuführen von Bahnmaterial geschaffen werden, die das Einleiten einer Verzögerung der Bahn zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht, derart, daß die gewünschte Verzögerung beendet ist, wenn die Zuführung einer gewünschten Bahnlänge erreicht ist.

Dies wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung erreicht.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann das Auslaufsignal entweder durch Berechnungen anhand der Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssignal dargestellt wird oder durch einen "Tabellenables"-Vorgang abgeleitet werden. Im letzteren Fall enthält die Datenverarbeitungseinrichtung einen Datenspeicher mit einer gespeicherten Tabelle, in der für jeden gewählten Bereich von Bahngeschwindigkeiten die Bahnlänge angegeben ist, die während dieser gesteuerten Verzögerung von der entsprechenden Geschwindigkeit an zugeführt wird.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann bei der Durchführung dieses Vergleiches auf verschiedene Weise arbeiten, z.B. derart, daß sie zunächst die Länge, die von dem berechneten Ablaufsignal dargestellt wird, von der Soll-Länge, die von dem Signal der Einstellvorrichtung dargestellt wird, abzieht und dann die hierbei erhaltene Differenz mit der bereits zugeführten Länge, die von dem Län-

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gensignal dargestellt wird, vergleicht; sie gibt das Bremssteuersignal ab, wenn der Vergleich anzeigt, daß die bereits zugeführte Länge nicht kleiner als die Differenz ist.

Alternativ hierzu kann die Datenverarbeitungseinrichtung so arbeiten, daß sie zunächst die bereits zugeführte Länge von der Soll-Länge abzieht, dann das Subtraktionsergebnis mit der von dem Auslaufsignal dargestellten Länge vergleicht, und das Bremssteuersignal abgibt, wenn der Vergleich zeigt, daß die vom Auslaufsignal dargestellte Länge nicht kleiner als die vom Subtraktionsergebnis dargestellte Länge ist.

Bei solch einer Steuervorrichtung ist es nicht notwendig, die Bahn mit einer kleineren Geschwindigkeit als der normalen Laufgeschwindigkeit der Maschine abzuwickeln, um die gewünschte Bahnlänge genau zu erzielen, da die während der gesteuerten Bewegung abgewickelte Bahnlänge die Differenz zwischen der Länge, die bereits bei Beginn der Verzögerung abgewickelt war, und der Soll-Länge ausgleicht. Wenn die Geschwindigkeitsfühleinrichtung ein kontinuierliches Signal erzeugt, das die Bahngeschwindigkeit in jedem Augenblick anzeigt, so gibt der Vergleicher das Steuersignal ab, wenn die Länge der bereits zugeführten Bahn gleich derjenigen ist, die von dem Differenzsignal dargestellt wird. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Steuervorrichtung mit Digitalsignalen arbeitet, und eine ökonomische Form einer Geschwindigkeitsfühleinrichtung, die ein digitales Geschwindigkeitssignal· abgibt, iiefert keinen kontinuierlichen Ausgang, sondern erzeugt ein Geschwindigkeitssignal in regelmäßigen Abständen. Die zugeführte Gesamtlänge bei Verwendung einer solchen Geschwindigkeitsfühleinrichtung kann um

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die Bahnlänge, die in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitssignalen abgewickelt wird, größer sein als die Soll-Länge, und diese überschüssige Länge kann dadurch auf einem Minimum gehalten werden, daß die Intervalle kurz gewählt werden.

Die Mittel zum Anzeigen der Länge der bereits zugeführten Bahn kann beispielsweise eine Vorrichtung mit einem Fühler sein, der sich bewegt, wenn der Durchmesser der Rolle beim Wickeln zunimmt; bei einer anderen Ausfuhrungsform weisen diese Mittel ein Rad oder eine Rolle auf, das bzw. die mit der Bahn in Berührung steht und hierdurch angetrieben wird, und ferner einen Impulsgenerator, der von dem Rad bzw. der Rolle angetrieben wird und so angeschlossen ist, daß er Impulse an einen Digitalzähler mit einer Geschwindigkeit abgibt, die der Geschwindigkeit des Rades bzw. der Rolle und somit der Bahn proportional ist. Diese Form einer Vorrichtung zum Anzeigen der Bahnlänge kann ferner so ausgebildet sein, daß sie die Einstellvorrichtung umfaßt, indem der Zähler so ausgebildet wird, daß. er anfangs zur Speicherung einer Anzeige der Soll-Länge eingestellt wird, und daß er auf die Impulse in einem negativen Sinne anspricht, d.h. bei Empfang jedes Impulses wird die gespeicherte Längenanzeige um einen entsprechenden Betrag verringert. Zu jeder Zeit während der Zuführung der Bahn stellt daher die im Zähler gespeicherte Information die Bahnlänge dar, die noch zugeführt werden muß, und ein entsprechendes Signal, das vom Zähler abgeleitet wird, wird der Datenverarbeitungseinrichtung für einen unmittelbaren Vergleich mit den berechneten AuslaufSignalen zugeführt; das Bremssteuersignal wird dann abgegeben, wenn der Vergleich anzeigt, daß die von dem Auslaufsignal dargestellte Länge nicht kleiner als die Länge ist, die von dem Signal des Zählers

dargestellt wird. (Der Zähler dient somit als Teil der Datenverarbeitungseinrichtung, da er das Subtrahieren der bereits zugeführten Bahnlänge von der Soll-Länge ausführt.)

Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäß ausgebildeten Steuervorrichtung für einen Papierroller;

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung eines etwas abgewandelten Ausführungsbeispiels.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird eine Bahn W von einer Vorratsrolle 1 auf eine Aufwickelrolle 2 aufgewickelt; diese Darstellung ist natürlich rein schematisch. Die Aufwickelrolle 2 ist mit einem Antrieb 3 gekoppelt, der einen Antriebsmotor und eine Bremseinrichtung (nicht gezeigt) enthält. Die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zu verwendende Bremseinrichtung muß bei Betätigung eine gesteuerte Verzögerung ergeben, derart, daß - bei einem Abbremsen des Papierrollers von einer beliebigen Laufgeschwindigkeit auf Null -die fortschreitende Verzögerung immer gesteuert wird und somit die Länge der von der Aufwickelrolle 2 aufgewickelten Bahn ab der Geschwindigkeit berechenbar ist, mit der die Bahn unmittelbar vor Beginn der Verzögerung läuft. Solch eine Bremseinrichtung ist z.B. das "POWER STOP"-System der Firma Printing & Paper Drives Ltd., Kingsbury, das eine konstante Verzögerung, die entsprechend dem zu wickelnden Material vorhanden ist, aufrechterhält.

Dieses System arbeitet in der Weise, daß es den elektrischen Antriebsmotor als Bremse benutzt; wenn ein Anhalten erfolgen soll,

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werden der Versorgungsstrom zum Motor abgeschaltet, die Ankerverbindungen des Motors umgekehrt und der Motor erregt, um die gewünschte Bremswirkung zu erzielen; die Erregung des Motors wird beendet, wenn der Motor anhält.

Ein Fühler 4, der mit der zur Aufwickelrolle 2 gelangenden Bahn in Berührung steht, erzeugt ein Ausgangssignal, das ständig den Durchmesser der Aufwickelrolle 2 und somit die Gesamtlänge der auf die Aufwickelrolle 2 aufgewickelten Bahn anzeigt, und ein Geschwindigkeitsfühler 5, der mit der Bahn W in Berührung steht, erzeugt in regelmäßigen Abständen ein Geschwindigkeitssignal, das die lineare Geschwindigkeit der Bahn anzeigt. Der Geschwindigkeitsfühler 5 gibt hierbei das Geschwindigkeitssignal an einen Eingang eines Rechners 6 ab.

Ein anderer Eingang des Rechners 6 empfängt von einer manuell voreinstellbaren Vorrichtung 7 ein Signal, das die Gesamtlänge der Bahn, die auf die Aufwickelrolle 2 aufgewickelt werden soll, darstellt. Der Rechner 6 berechnet aus dem Geschwindigkeitssignal die Bahnlänge, die auf die Aufwickelrolle 2 aufgewickelt wird, und zwar während der gesteuerten Verzögerung ab derjenigen Bahngeschwindigkeit, die durch das Geschwindigkeitssignal dargestellt wird, bis auf Null, und er erzeugt dann ein Auslaufsignal, das die Bahnlänge darstellt. Der Rechner 6 subtrahiert das Ergebnis dieser Berechnung von dem Signal, das von der Vorrichtung 7 empfangen wurde, und gibt ein Differenzsignal, das das Ergebnis dieser Subtraktion darstellt, an· einen Eingang eines Vergleichers 8 ab, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal des Fühlers 4 empfängt. Alternativ hierzu kann der Rechner 6 einen Datenspeicher umfassen, der eine gespeicherte

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Tabelle enthält, in der für jeden Bereich der Bahngeschwindigkeit die Bahnlänge, die während der gesteuerten Verzögerung, ausgehend von der entsprechenden Geschwindigkeit, dargestellt ist.

Das Differenzsignal, das vom Rechner 6 abgegeben wird, stellt die Bahnlänge dar, die sich bereits tatsächlich auf der Aufwickelrolle 2 befindet. Sobald der Vergleicher feststellt, daß dieses letztere Signal eine Länge-anzeigt, die nicht kleiner als diejenige ist, die durch das Differenzsignal des Rechners 6 angezeigt wird, gibt er ein Steuersignal an einen Bremssteuerkreis 9 des Antriebes 3 ab. Dieses Steuersignal bewirkt den Beginn der Verzögerung, so daß die Aufwickelrolle 2 auf Null verlangsamt wird.

Der Vergleicher 8 gibt das Steuersignal ab, wenn der Vergleich anzeigt, daß die Gesamtlänge der bereits aufgewickelten Bahn nicht kleiner als die Länge ist, die von dem Differenzsignal dargestellt wird; er tut dies also nicht, wenn Gleichheit angezeigt wird, und zwar deshalb, weil der Fühler 5 die Bahngeschwindigkeit nicht kontinuierlich, sondern in Intervallen anzeigt. Obgleich die Intervalle kurz sind, kann demgemäß eine Gleichheitsanzeige möglicherweise aus den den Vergleicher erreichenden Signalen nicht erhalten werden, da der Gleichheitszustand zu einem Zeitpunkt zwischen den Zeitpunkten eintreten kann, in denen die Geschwindigkeitssignale nacheinander an den Fühler 5 abgegeben werden.

Fig. 2 zeigt die Steuervorrichtung der Fig. 1 mit geringfügigen Abwandlungen; so sind die Fühler 4,5 durch eine einzige Fühleinrichtung 10 ersetzt, die ein drehbares Rad 4 aufweist, das mit der Bahn W in Berührung steht, während sie auf die Aufwickelrolle

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2 aufgewickelt wird. Das Rad 11 besitzt eine Anzahl (im Ausführungsbeispiel vier) von in regelmäßigen Abständen verteilten Perforationen 12 nahe seines Umfanges, und ein Fühler 13 (z.B. eine fotoelektrische Vorrichtung oder ein Näherungsschalter) gibt jeweils einen Impuls ab, wenn eine Perforation 12 an ihm vorbeigelangt.

Die Impulse des Fühlers 13 werden an zwei Zählvorrichtungen 14,15 abgegeben. Die Zählvorrichtung 14 enthält einen Digitalzähler, der auf Null eingestellt wird, wenn das Wickeln einer neuen Rolle 2 begonnen wird, und er zählt die Impulse des Fühlers 13 während des gesamten Wickelvorganges dieser Rolle, so daß in jedem Augenblick die Anzahl der von diesem Zähler registrierten Impulse direkt die Gesamtlänge der Bahn darstellt, die in diesem Augenblick bereits auf der Aufwickelrolle 2 aufgewickelt ist. Die Zählvorrichtung 15 enhält ebenfalls einen Zähler; in diesem Fall steht der Zähler jedoch unter der Steuerung einer Zeitgebereinrichtung, die in regelmäßigen Abständen bewirkt, daß die vom Zähler registrierte Zahl ausgelesen und der Zähler auf Null zurückgestellt wird. Das Signal, das an der Ausgabe des Zählers in der Zählvorrichtung 15 erzeugt wird, stellt somit unmittelbar die mittlere Bahngeschwindigkeit in der Zeit seit der letzten vorhergehenden Einstellung der Zählvorrichtung dar.

Der Rechner kann, falls erwünscht, eine Vorrichtung sein, die speziell für den Zweck der oben beschriebenen besonderen Berechnung konstruiert ist. Bevorzugt wird jedoch zu diesem Zweck ein sog. Mikroprozessor mit einem Programm verwendet, das die oben beschriebenen speziellen Rechenvorgänge enthält, und solch ein Mikroprozessor kann auch den Vergleich zwischen dem Differenzsignal und

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dem Signal des Fühlers 4 (Fig. 1) oder der Zählvorrichtung 14 (Fig. 2) ausführen, d.h., der Mikroprozessor kann sowohl als Rechner 6 wie auch als Vergleicher 8 dienen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn, wie oben beschrieben, der Fühler 5 oder die Zählvorrichtung 15 ein Geschwindigkeitssignal in Intervallen erzeugt, da zwischen den Zeiten, zu denen das Geschwindigkeitssignal erscheint, der Mikroprozessor andere Funktionen ausführen kann.

Die Verzögerung braucht nicht konstant sein, unter der Voraussetzung, daß sie entsprechend einem Gesetz gesteuert wird, das in den Rechner eingegeben worden ist.

Claims

Patentansprüche

1. Steuervorrichtung für eine Maschine zum Zuführen von kontinuierlichem Bahnmaterial, insbesondere für einen Papierroller,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7) zum Einstellen einer gewünschten Länge der zuzuführenden Bahn, eine Fühleinrichtung (5,10,15) zum Erfassen der Bahngeschwindigkeit während des Zuführens und zum Erzeugen eines Signals, das diese Geschwindigkeit darstellt, eine Signaleinrichtung (4,10,14) zum Erzeugen eines Längensignals, das die bereits zugeführte Bahnlänge darstellt, eine Datenverarbeitungseinrichtung (6,8), die mit der Einstellungsvorrichtung (7), der Fühleinrichtung (5,10,15) und der Signaleinrichtung (4,10,14) verbunden ist, und eine Bremssteuereinrichtung (9), die in Abhängigkeit von einem Bremssteuersignal eine gesteuerte Verzögerung der Bahn hervorruft, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (6,8) in Abhängigkeit von diesem Geschwindigkeitssignal ein Auslaufsignal erzeugt, das
die Länge der Bahn darstellt, die während der gesteuerten Ver-

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zögerung der Bahn, ausgehend von der Geschwindigkeit, die durch das Geschwindigkeitssignal dargestellt wird, zugeführt wird, und die Datenverarbeitungseinrichtung (6,8) dann das Auslaufsignal, das Längensignal und ein die Soll-Länge darstellendes Signal von der Einstellvorrichtung (7) vergleicht und das Bremssteuersignal an die Bremssteuereinrichtung (9) abgibt, wenn der Vergleich anzeigt, daß die Soll-Länge der Bahn weniger der bereits zugeführten Bahnlänge nicht größer als diejenige ist, die von dem Auslaufsignal dargestellt wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (6,8) bei Durchführung dieses Vergleichs zuerst die Länge, die von dem berechneten Auslaufsignal wiedergegeben wird, von der Soll-Länge, die von dem Signal der Einstellvorrichtung (7) wiedergegeben wird, subtrahiert und dann die hierbei erhaltene Differenz mit der bereits zugeführten Bahnlänge, die von dem Längensignal wiedergegeben wird, vergleicht und das Bremssteuersignal abgibt, wenn der Vergleich anzeigt, daß die bereits zugeführte Bahnlänge nicht kleiner als diese Differenz ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung bei Durchführung dieses Vergleiches zuerst die bereits zugeführte Länge von der Soll-Länge subtrahiert, dann das Subtraktionsergebnis mit der von dem Auslaufsignal dargestellten Länge vergleicht und das Bremssteuersignal dann abgibt, wenn der Vergleich zeigt, daß die vom Auslaufsignal wiedergegebene Länge nicht kleiner als die von dem Subtraktionsergebnis wiedergegebene Länge ist.

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4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (4,10,14), die die bereits zugeführte Bahnlänge anzeigt, eine Vorrichtung mit einem Fühler (4) ist, der sich bewegt, wenn der Durchmesser einer Rolle beim Wickeln zunimmt.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (4,10,14), die die Länge der bereits zugeführten Bahn anzeigt, ein Rad oder eine Rolle (11) ist, das bzw· die mit der Bahn (W) in Berührung steht und dadurch angetrieben wird, und daß ein Impulsgenerator (13) vorgesehen ist, der von dem Rad bzw. der Rolle (11) angetrieben wird und Impulse an einen Digitalzähler (14,15) mit einer Geschwindigkeit abgibt, die der Geschwindigkeit des Rades bzw. der Rolle und somit der Bahn (W) proportional ist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (11) mit einer Anzahl von in regelmäßigen Abständen angeordneten Perforationen (12) versehen ist und der Impulsgenerator (13) ein fotoelektrischer Fühler ist, der jedesmal, wenn eine Perforation (12) an ihm vorbeigelangt, einen Impuls abgibt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (4,10,14), die die Länge der bereits zugeführten Bahn (W) anzeigt, die Einstellvorrichtung (7) umfaßt, daß die Zählvorrichtung (14) anfangs so eingestellt ist, daß sie eine Anzeige der Soll-Länge speichert, daß ferner die Zählvorrichtung (14) auf die Impulse anspricht, derart, daß bei

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Empfang jedes Impulses die gespeicherte Längenanzeige um einen entsprechenden Betrag verringert wird, daß die in der Zählvorrichtung gespeicherte Anzeige die Länge der Bahn darstellt, die noch zugeführt werden muß, daß ein von der Zählvorrichtung (15) abgeleitetes entsprechendes Signal der Datenverarbeitungseinrichtung (6,8) zuführbar ist, um mit den berechneten Auslauf-Signalen direkt verglichen zu werden, und daß das BremsSteuersignal abgegeben wird, wenn der Vergleich anzeigt, daß die von dem Auslaufsignal dargestellte Länge nicht kleiner als die Länge ist, die vom Signal der Zählvorrichtung dargestellt wird.

8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (6, 8) das Auslaufsignal von der Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssignal dargestellt wird, durch Berechnung ableitet.

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (6,8) einen Datenspeicher mit einer gespeicherten Tabelle enthält, in der für jeden gewählten Bereich von Bahngeschwindigkeiten die Länge der Bahn angegeben ist, die während der gesteuerten Verzögerung, ausgehend von der entsprechenden Geschwindigkeit, zugeführt wird.

10.Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (5,10,15) ein kontinuierliches Signal erzeugt, das die Bahngeschwindigkeit in jedem Augenblick anzeigt, so daß die Datenverarbeitungsein-

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richtung (6,8) das Steuersignal abgibt, wenn die Länge der bereits zugeführten Bahn (W) gleich derjenigen ist, die von dem Auslaufsignal dargestellt wird.

11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (5,10,15) mit Digitalsignalen arbeitet und ein Geschwindigkeitssignal in regelmäßigen Abständen abgibt, so daß die zugeführte Gesamtlänge die SoIl-Länge um die Länge der Bahn überschreiten kann, die in der Zwischenzeit zwischen aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitssignalen zugeführt wurde.

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