DE3307499C3 - Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen, die über Rollen laufen und von einem Stellglied geführt werden und deren Position zur Erfassung der Regelabweichung bestimmt wird, wobei die Bandgeschwin­ digkeit in die Regelung einbezogen wird.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von band­ förmigen Materialien werden bekanntlich Regeleinrichtungen zur kanten- oder mittengenauen Führung von Materialbahnen eingesetzt. Zur Regelung werden Regler mit hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Stellgliedern eingesetzt, wobei als Stellglieder die Haspel und/oder Steuerrollen verwendet werden. Zur Erzielung einer pendelfreien Regelung muß die Meßeinrichtung zur Erfassung der Position der Materialbahn in unmittelbarer Nähe des zugehörigen Stellglieds angeordnet sein. Dies ist jedoch in vielen Fällen nicht möglich, wenn z. B. die Materialbahn beispielsweise durch einen Ofen mit hoher Temperatur oder einen Naßbereich geführt wird. In diesen Fällen muß die Abtastung der Bandposition an einer vom Stellglied entfern­ ten Stelle erfolgen, was in der Regel zu einem unerwünschten Pendeln der Materialbahnen führt. Dieser Pendelvorgang kann gemäß der US-PS 35 68 904 dadurch vermieden werden, daß die Stellglieder getastet bzw. schrittweise verstellt werden.

Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn die Verhältnisse der Anlage den Einbau eines Stellgliedes nicht zulassen oder eine Regeleinrichtung aus technologi­ schen Gründen bereits in einem davorliegenden Bereich eingesetzt werden muß. In diesen Fällen wird eine zweite Meßeinrichtung an der Stelle mit der gewünschten Führ­ genauigkeit positioniert und die direkt hinter dem Stell­ glied vorgesehene Meßeinrichtung schrittweise verstellt, und zwar getaktet von der Anlagengeschwindigkeit (US-PS 35 68 904); dabei wird die Bandgeschwindigkeit in die Regelung der Kantenlage einbezogen.

Bei der bekannten getakteten Regelung ist es als nachteilig anzusehen, daß das Steuersignal nicht proportional zu dem Bandverlauf ist und somit dessen Verlauf nicht exakt auf Null ausgeregelt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs definierte Regeleinrichtung derart weiterzubilden, daß sie eine kontinuierliche, pendelfreie Regelung ermög­ licht und den Bandverlauf auf Null ausregelt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die aus dem an einer vorgegebenen Stelle gemessenen Istwert und dem Sollwert ermittelte Regelabwei­ chung multiplikativ mit einem von der Bandgeschwindigkeit abgeleiteten Signal in einen ersten Regelkreis zur Stabilisierung des Regelkreises einfließt.

Die Regeleinrichtung hat den Vorteil, daß eine kontinuierliche Regelung mit nur einer Steuerrolle erzielt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß auch in den Fällen, in denen die Regelabweichung an einem von dem Stellglied entfernten Ort bestimmt wird, eine konti­ nuierliche Regelung gewährleistet ist.

Eine bevorzugte Anordnung besteht darin, daß die Regelabweichung über einen P-Regler auf den ersten Eingang und die Bandgeschwindigkeit auf den zweiten Eingang eines Multiplizierers gegeben wird und daß dem Multiplizierer ein Integrator nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Stellgliedes herangezogen wird.

Eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens kann dadurch erzielt werden, daß dem ersten Regelkreis zwischen dem Ausgang des Integra­ tors und dem Stellglied ein zweiter Regelkreis mit einem Stellungs­ regler für das Stellglied unterlagert ist und der Stellungsregler mit einer Regelabweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangs­ signal des Integrators als Sollwert und dem Istwert des Stellglieds oder dem Istwert des Bandverlaufs direkt hinter dem Stellglied ge­ bildet wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Das Wesen der Erfindung soll anhand der Figuren erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung mit halbschematischer Darstellung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 3 ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung.

In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 läuft die Materialbahn 1 in Richtung des Pfeiles 2 durch einen Ofen 3. Der Antrieb der Materialbahn erfolgt über die Antriebs­ rollen 4. Die auf der rechten Seite vor dem Ofen angeordnete Haspel ist nicht dargestellt, da sie in dem Ausführungsbeispiel nicht zur Regelung herangezogen wird. Das Band 1 läuft über die als Stell­ glied ausgebildete Steuerrolle 5 zu einem Wasserreservoir 6, das auf dieser Seite des Ofens zur Abdichtung des im Ofen befindlichen Schutzgases dient. Über die Umlenkrolle 7 wird das Band dann zu den beiden Antriebsrollen 4 geführt. An der Antriebsrolle 4 ist eine Tachometermaschine 8 zur Messung der Bandgeschwindigkeit angeschlos­ sen. Hinter den Antriebsrollen befindet sich eine Meßeinrichtung 9 zur Bestimmung der Position der Materialbahn. An dieser Stelle wird der Istwert der Position zur Bestimmung der Regelabweichung ge­ messen. Als Stellglied dient - wie bereits erwähnt - die Steuerrolle 5. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuerrolle 5 über eine Halterung 10 um eine Achse 11 schwenkbar gelagert. Der Schwenkvorgang erfolgt hydraulisch mittels eines Stellzylinders 12. Die Lage des Schwenkarms und damit die Position der Steuerrolle wird mittels eines Wegaufnehmers 13 gemessen.

In Fig. 2 ist ein erster Regelkreis 14 dargestellt, dem ein zwei­ ter Regelkreis 15 unterlagert ist. Mit 16 ist symbolisch die Regel­ strecke zwischen der Steuerrolle 5 und den Antriebsrollen darge­ stellt, in welcher der abweichende Bandverlauf ausgeregelt werden soll. Daran anschließend befindet sich die Meßeinrichtung 9 zur Erfassung des Istwertes. Diese Istlage des Materialbandes wird mit der vorgegebenen Sollage auf den Summierpunkt 17 gegeben, von dem ein Abgang auf den Eingang des P-Reglers 18 führt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die seitliche Transportge­ schwindigkeit des Bandes längs der Strecke 16 als Produkt aus der Bandgeschwindigkeit und der Stellgröße ergibt. Das Ausgangssignal des P-Reglers 18 wird daher auf einen ersten Eingang des Multipli­ zierers 19 gegeben. Ferner wird über den zweiten Eingang des Multi­ plizierers dem Regelkreis die Bandgeschwindigkeit aufgeschaltet. Dazu ist der Ausgang der Tachometermaschine 8 auf den zweiten Ein­ gang des Multiplizierers 19 geführt. Dem Multiplizierer 19 ist ein Integrator 20 nachgeschaltet. Von dem Ausgangssignal des Integra­ tors läßt sich ein Signal ableiten, das als Stellgröße die Steuer­ rolle 5 verstellt.

Zur Bildung des unterlagerten Regelkreises 15 ist ein Wegaufnehmer 13 zwischen das Stellglied 5 und den Summierpunkt 21 geschaltet. Ferner wird auf diesen Summierpunkt das Ausgangssignal des Integra­ tors gegeben. Das Ausgangssignal des Integrators 20 stellt den Soll­ wert für den Regelkreis 15 dar. Als Istwert ist die Position der Steuerrolle bzw. des Stellgliedes 5 vorgegeben. Die Position des Stellgliedes wird mittels des Wegaufnehmers 13 ermittelt bzw. ge­ messen. Die Regelabweichung wird auf den Stellungsregler 22 gegeben, dessen Ausgangssignal ein nachgeschaltetes Servoventil 23 ansteu­ ert, das wiederum hydraulisch auf den Stellzylinder 12 einwirkt, wodurch das Stellglied hydraulisch verstellt wird. Die Wirkung der beiden Regelkreise 14 und 15 läßt sich auch dahingehend zusammenfas­ sen, daß der Multiplizierer 19, der Integrator 20 ein Stabilisie­ rungsglied für den Regelkreis 14 darstellen. Der Stellungsregler 22 hat die Charakteristik eines P-Reglers, dem als I-Glied das Servo­ ventil 21 und der Stellzylinder 12 nachgeschaltet sind.

In Fig. 3 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Das Band 1 wird in Richtung des Pfeiles 2 von der Haspel 25 abgewickelt. Der Bandvorlauf wird über die Antriebsrollen 4 be­ wirkt. Über die drei Umlenkrollen 7, 7′, 7′′ wird das Band von der Haspel bis zu der Bearbeitungsstelle 24 geführt. Zur Regelung des Bandverlaufs ist die Haspel 25 mit einem als Stellglied ausgebilde­ ten Abwickelblock 26 verbunden, auf den der Kolben eines Stellzylin­ ders 12 einwirkt. Der Istwert des Bandverlaufs wird einmal direkt hinter der Haspel 25 mittels der Meßeinrichtung 27 und dann vor der Bearbeitungsstelle 24 mittels der Meßeinrichtung 9 erfaßt. Eine Tachometermaschine 8 ist mit den Antriebsrollen 4 zur Messung der Bandgeschwindigkeit verbunden. Die Verstellung der Haspel erfolgt senkrecht zum Bandverlauf. Die Regelstrecke ist mit 16 bezeichnet. Die Regelung erfolgt mittels der Regeleinrichtung nach Fig. 2. Zur Bildung des unterlagerten Regelkreises 15 wird das Ausgangssignal der direkt hinter dem Stellglied 25 positionierten Meßeinrichtung 27 auf den Summierpunkt gegeben. In Fig. 2 entspricht dann die Meßein­ richtung 27 dem Wegaufnehmer 13. Ferner wird auf diesen Summier­ punkt das Ausgangssignal des Integrators 18 gegeben. Das Ausgangs­ signal des Integrators 18 stellt den Sollwert für den Regelkreis 13 dar. Als Istwert ist die Position des Bandes 1 hinter dem Stellglied 25 vorgegeben. Die Regelabweichung wird auf den Stellungsregler 22 gegeben, dessen Ausgangssignal ein nachgeschaltetes Servoventil 21 ansteuert, das wiederum hydraulisch auf den Stellzylinder 12 ein­ wirkt, wodurch das Stellglied hydraulisch verstellt wird.

Claims (12)

1. Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen, die über Rollen laufen und von einem Stellglied geführt werden und deren Position zur Erfassung der Regel­ abweichung an einer vom Stellglied entfernten Stelle bestimmt wird, wobei die Bandgeschwindigkeit in die Regelung einbezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem an der vorgegebenen Stelle gemessenen Istwert und dem Sollwert ermittelte Regelabweichung multiplikativ mit einem von der Bandgeschwindigkeit abgeleiteten Signal zur Steuerung des Stellgliedes (5; 25) herangezogen wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Istwert mittels einer Meß­ einrichtung (9) erfaßt wird, die im Auslaufbereich der Regelstrecke (16) bzw. vor der Bearbeitungsstelle (24) der Materialbahn (1) positioniert ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung über einen P-Regler (18) auf den ersten Eingang und das von der Band­ geschwindigkeit abgeleitete Signal auf den zweiten Eingang eines Multiplizierers (19) gegeben wird und daß dem Multiplizierer (19) ein Integrator (20) nach­ geschaltet ist.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Regelkreis (14) zwischen dem Ausgang des Integrators (20) und dem Stellglied (5) ein zweiter Regelkreis (15) mit einem Stellungsregler (22) für das Stellglied (5) unterlagert ist und daß der Stellungsregler (22) mit einer Regelabweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators (20) als Sollwert und dem Istwert des Stellgliedes (5) gebildet wird.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Stellgliedes (5) von einem Wegaufnehmer (13) bestimmt wird, dessen Ausgang auf einen Summierpunkt (21) vor dem Stellungsregler (22) geschaltet ist.

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Regelkreis (14) zwischen dem Ausgang des Integrators (20) und dem Stellglied (25) ein zweiter Regelkreis (15) mit einem Stellungsregler (22) für das Stellglied (25) unterlagert ist und daß der Stellungsregler (22) mit einer Regel­ abweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators (20) als Sollwert und dem mittels einer direkt hinter dem Stellglied (25) positionierten Meßeinrichtung (27) gemessenen Istwert des Bandverlaufs gebildet wird.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsregler (22) ein P-Regler ist.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsregler (22) mit dem Stellglied (5; 25) hydraulisch gekoppelt ist.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellungsregler (22) in Reihe ein Servoventil (23) und ein Stellzylinder (12) nachgeschaltet sind und daß der Kolben des Stellzylinders (12) auf das Stellglied (5, 25) einwirkt.

10. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine Steuerrolle (5) oder ein Haspel (25) ist.

11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrolle (5) schwenkbar gelagert ist.

12. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Antriebsrolle (4) für den Bandlauf eine Tachometermaschine (8) verbunden ist, deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers (19) verbunden ist.