DE3406661A1

DE3406661A1 - Verfahren zur steuerung von anlagewalzen in einer wickelvorrichtung

Info

Publication number: DE3406661A1
Application number: DE19843406661
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Yokohama Kanagawa Okida; Hitoshi Yokosuka Kanagawa Sugiyama; Kunio Yokohama Kanagawa Toida; Katsu Tsukii
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1983-02-26
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1984-09-06
Also published as: FR2541657B1; JPS59156514A; DE3406661C2; GB2136776A; GB8404825D0; FR2541657A1; JPH0128649B2; GB2136776B

Description

Ishikawajima-Harima Jukogyo

Kttb .u-liiki Kaisha

No 2-1,2-chome, Ote-machi, ■

Chiyoda-ku, Tokyo-to Japan

Verfahren zur Steuerung von_Anlag_cwalzen in einer WickeIvorrichtüng

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung, in der ein Streifen durch Pressen des Streifens mittels Anlagewal zen, die um einen Dorn angeordnet A sind, um den Dorn gepreßt wj. rd , und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung der Anlagewalzen einer derartigen Wickelvorrichtung während des Wickeins eines Streifens.

Beispielsweise wird in Fig. 1 eine nach unten gerichtete Wickelvorrichtung der eingangs beschriebenen Bauart dargestellt. Ein Streifen wird .mittels eines Paares Klemmwalzen 3a und 3b über einen Auslauftisch 1 transportiert und zu einem Dorn 4 hin gerichtet;. Rund um den Dorn 4 angeordnete Anlagewalze 5a bis 5d pressen den Streifen gegen den Dorn 4, während der Streifen 2 rund um den Dorn 4 gewickelt wird. In diesem Fall wird zwischen der ersten und der zweiten Windung des Streifens 2 eine Stufe 6 gebildet, deren Höhe mindestens gleich der Dicke des Streifens 2 ist, wenn mit dem Aufwickeln rund um den Dorn 4 begonnen wird.

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Entsprechendes gilt selbstverständlich auch zwischen der η-ten und der (n+1)-ten Windung des Streifens. Auch deren Höhe ist mindestens der Dicke des Streifens 2 gleich. Wenn die Anlagewalfeen 5a bis 5d ständig gegen den Streifen 2 gepreßt werden, während der Streifen 2 rund um den Dorn 4 gewickelt wird, ergibt sich jedesmal ein Aufprall, wenn eine Anlagewalze 5a, 5b, 5c oder 5d sich über die Stufe 6 bewegt, so daß die Oberfläche des Streifens beschädigt wird. Außerdem springen die Anlagewalzen 5a bis 5d durch die Stöße radial nach außen vom Dorn 4 zurück, so daß die Wicklung des Streifens gelockert wird.

Daraus folgt, daß es unmöglich ist, den Streifen 2 eng zu wickeln, wodurch sich das Problem ergibt, daß der Streifen nicht genau gewickelt wird, die Oberfläche des Streifens 2 beschädigt wird und eine Querschnittsreduktion eintritt.

Zur Lösung dieser Probleme wurde ein System vorgeschlager in dem jede Anlagewalze 5a bis 5d unmittelbar bevor sie sich über die Stufe 6 bewegt, vom Dorn beabstandet und anschließend unmittelbar nachdem sie sich über die Stufe 6 bewegt hat, wieder gegen den Streifen 2 gepreßt wird.

Ein derartiges, oben beschriebenes Anlagewalzen-Steuersystem, das als " geschlossener Regelkreis " bezeichnet wird, ist in Fig. 2 dargestellt. Jede der Anlage-'walzen 5'a bis 5d ist antriebsniä ßig mit einem Hydraulikzylinder 9 gekoppelt, von denen nur die Anlagewalze 5b und ihr Hydraulikzylinder 9 dargestellt sind, so daß die Anlagewalze 5b radial zum Dorn 4 hin oder vom Dorn 4 wegbewegt werden kann. Desweiteren wird die

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Position einer jeden Anlagewalze durch einen Positionssensor 31 erfaßt, während der auf den Dorn 4 ausgeübte Druck durch eine nicht dargc-teL] te .Druckzelle erfaßt wird. Der Betrieb des Hydraulikzylinders 9 wird durch ein Servoventil 32 gesteuert, das nachein ander in Reaktion auf das Signal von einer Steuereinheit gesteuert wird . Die Steuereinheit erzeugt ein Ausgangssignal, das in Reaktion auf ein eingegebenes "Sprung"-Signal X und ein Rückkopplungssignal Y vom Positionssensor 31 an das Servoventil 32 abgegeben wird.

Die Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Sprungsignal X, dem Ausgangssignal,d.h. dem Servostrom von der Steuereinheit 33, und den Betrieb, d.h. die Bewegung der Rolle des Servoventilos 32. Die Bewegung der Rolle ist zum Integral des Servostromes, die in Fig. 3 durch die Fläche S gekennzeichnet ist, proportional . ■ . .

Gemäß dem oben, beschriebenen Anlagewalzen-Steuersystem wird die Anlagewalze veranlaßt, eine Distanz zu springen, die mindestens der Dicke des Streifens 2 gleich ist, während die Position der Anlägewalze angezeigt wird.

Fig. 4- zeigt die relative Position der Anlagewalze 5c in Bezug zum rund um den Dorn 4 gewickelten Streifen Wenn die Anlagewalze 5c nach den Stufen 6 die Zeitintervalle T₁, T₃, T₅ ... durchläuft, wird sie radial nach außen weg und vom Streifen 2 beabstandet jeweils mittels eines Positionsservostcuorsysfernes in die Positionen L₁, L₂J₁₃,... bewegt. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Streifens 2 und. der Position L L₂, oder L₃ ist derart, daß ein Anschlugen der Anlagcwalze 5c gegen die Stufe 6 verhindert worden kann.

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,1

Währenjd der Zeitintervalle T₂,T.,..., d.h. der Zeitintervalle mit Ausnahme der Sprungzeitintervalle JT₁,T₃,T₅,... wird die Anlagewalze 5c durch die Steuerung eines Druck ausübenden Servosteuersystentes gegen den Streifen 2 gepreßt.

Wenn djie Steuerung einer jeden Anlagewalze jedoch vom Poisitionsservosystem auf das Druck ausübende Servos!teuersystem umgestellt wird, wird die Anlagen

walze jgegen die Oberfläche des Streifens beschleunigt, ^aber es ergibt sich eine Zeitverzögerung bevor die Anjlagewalze genau gegen die Oberfläche des Streifer gepreßt wird, nachdem die Anlagewalze sich an der

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Stufe ivorbcibowegt hat. Außerdem vibriert oder

oszilliert die Anlagewalze während der Zeitintervalle ι

T₂/T.,,..., wie durch die Linie A in Fig. 4 dargestellt worden¹ ist. Das heißt, die Anlagewalze kann nicht genau jgegen die Oberfläche des Streifens gepreßt werden, j

Deshalb liegt .der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, im wesentlichen die Probleme des oben beschri^benen geschlossenen Regelkreises zu lösen3 Dazu verwendet die vorliegende Erfindung insbesonaere eine tückführungslose Steuerung, so daß sowoh| die Verzögerung der Anlagewalzen, d.h. die Verzögerung zwischen der Zeit, in der die Anlagewalze [sich an der Stufe vorbeibewegt hat und der Zeit, ab welcher die Anlagewalze genau gegen die Oberfläche des Streifens gepreßt wird, als auch die mechanische

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Vibration der Anlagewalzen vermieden werden kann.

Weitete Einzelheiten, Merkmale unr¹ Vorteile ergeben

sich iius der nachfolgenden Beschreibung von in der ί
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Zeichnung dargestellten Ausführungsboispiclen der Erfindung im Vergleich zu einer bekannten Ausführungsform. Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer nach unten qerichteten Wickelvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Anlagewalzen-Steuersystemes.,

■Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das die zeitlichen Wechselwirkungen des Sprungsignales, des Servostromes und der Bewegung eines Hydraulikzylinders zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht zur Erklärung der Bewegung der Anlagewalze bei Verwendung eines in Fig. 2 dargestellten herkömmlichen Anlagcwalzcn-Steuersystemes,

Fig. 5 eine schematisrhe Ansicht der ersten Ausführung^ form der Erfindung,

Fig. 6 eine Ansicht zur Erklärung der Wirkungsweise der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführur form der Erfindung, und

Fig. 8 eine Ansicht zur Erklärung der Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform gemäß Flg. 7. '

Die Fig. 1 bis 4, die eine bekannte Wickelvorrichtung ur deren Wirkungsweise darstellen, sind bereits eingangs

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beschrieben worden.

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen eine erste Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Anlagewalze 5c, die an einem Schwingrahmen 7 drehbar angeordnet ist, dessen eines Ende mit einem Lagerstift 8 an einem nicht dargestellten Halteglied drehbar gelagert ist. Das andere Ende des Schwingrahmens 7 ist mit einem Stift 11 am freien Ende einer Kolbenstange 10 eines- zweiseitig wirkenden Hydraulikzylinders drehbar gelagert, so daß die Anlagewalze 5c entweder radial nach außen vom Dorn 4 beabstandet wegsteht, oder radial nach innen zum Dorn 4 hinbewegt wird und gegen die' Oberfläche des Streifens 2 preßt. Die anderen Anlagewalzen 5a, 5b und 5d sind im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie die Anlagcwalze Sc. Ein Servoventil, d.h. ein Steuerventil 12 wird von ei nor 'Pumpe.· 13 oder von einer sonstigen Flüssigkeitsquelie mit einem Arbeitsöl konstanten Druckes beaufschlagt. Der durch das Servoventil 12 gesteuerte Druck wird auf den Hydraulikzylinder 9 übertragen. Der Druck in den beiden Kammern des Hydraulikzylinders 9 wird durch die jeweiligen Drucksensoren 14 und 15 erfaßt und die Druckdifferenz wird durch eine erste arithmetische Einheit 16 dargestellt, so daß der Druckmit dem die Anlagewalze 5c gegen den Dorn 4 gepreßt wird, erfaßt werden kann. Der drehbare Stift 8 ist wirksam mit einem Winkelsensor 17 verbunden, so daß die Winkelstellung des Schwingrahmens 7, d.h. die· Stellung der Anlagewalze 5c in radialer Richtung des Domes 4 erfaßt werden kann. Nachfolgend stellt eine erste Einstellcinheit 18 den Abstand <~Ln, durch den die

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Anlagewalze 5c vom Dorn 4 weg beabstandet wird. Das heißt, die erste Einstelleinheit 18 stellt die in den Fig. 4,5 oder 6 dargestellten Positionen L₁, Lp ,L-j, . . . ein.

Eine zweite Einstelleinheit 19 stellt einen Druck ein, mit dem die Anlagewalze 5c gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird. Eine dritte Einstelleinheit 20 stellt die Öffnung des Servoventiles 12 ein, wenn die Anlagewalze 5c gezwungen wird, sich von der jeweiligen Position L₁/ L^fL.,,... zur Oberfläche des Streifens 2 hin'zu bewegen. (Die öffnung des Servoventiles 12 ist von der Dicke und dem Material des Streifens 2 abhängig.) Diese erste Ausführungsform enthält ferner arithmetische Einheiten 21 und 22 und Schalter 23,24 und 25, die durch einen in dieser Fig. nichi; darqostel 1 ten Zoitstcuorschaltkreis gesteuert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig .6 wird anschließend die Wirkungsweise der in Fig. 5 dargestellten ersten Ausführungsform im Vergleich zur eingangs beschriebenen Ausführungsform erläutert. Vor der Zeit t₁ ist nur der Schalter 23 geschlossen, so daß die Servosteuerung derart ausgeführt wird, daß der durch die arithmetische Einheit 16 erfaßte DrucR einem durch, die zweite Einstelleinheit 19 erfaßten Sollwert gleich wird. Demzufolge wird die. Milagewalzc 5c mit einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt. Zum Zeitpunkt t₁ , wenn die Anlagewalze 5c die erste Stufe 6 erreicht., wird der Schalter 2 3 geöffnet, während der Schalter 2 4 geschlossen ist. Tn diesem Fall stellt die erste Ein-

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Stelleinheit 18 die Einstellposition !,..ein, so daß die Servosteuerung derart ausgeführt wird, daß das Servoventil 12 so betätigt wird, daß die Stellung der Anlagewalze 5c, die durch das Ausgangssignal des Winkeldektors 17 gegeben ist, mit der h..i.nstellposition L₁ übereinstimmt, die durch die erste Einstelleinheit 18 eingestellt wird. Damit wird die Anlagewalze 5c zu einer bestimmten Zeit in die Position L₁ bewegt, um sich an der Stufe 6 vorbeizubewegen. Nach dem Zeitintervall T₁, d.h. nachdem die Anlagewalze 5c sich über die Stufe 6 bewegt, wird der Schalter 26 zum Zeitpunkt t~ geöffnet, während nur der Schalter 25 geschlossen ist. Damit wird in Reaktion auf das Ausgangssignal von der dritten Einstelleinheit 20 das Servoventil 12 derart gesteuert, daß es während einer Zeitspanne eine

vorherbestimmte öffnung aufrecht erhält, die ausreicht, um die Anlagewalze 5c zur Oberfläche des Streifens 2 hinzubewegen und mit ihr in Berührung zu bringen. (Diese Zeitspanne hängt von der Dicke und von dem Material des Streifens 2 ab). Deshalb wird die Anlagewalze 5c unmittelbar zur Oberfläche des Streifens 2 hin bewegt und gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt. Zum Zeitpunkt t₃ nach dem Zeitirivervall T« wird der Schalter 25 geöffnet, während der Schalter 23 geschlossen ist, so daß das Servoventil 12 derart gesteuert ist, daß die Anlagewalze 5c mit dem durch die zweite Einstelleinheit 19 eingestellten Druck gegen die Oberfläche des Streifens 2 beschleunigt- wird.

In ähnlicher Weise wird während der Zeitspanne T^ die pbsitionsservosteuerung durchgeführt.. Während der -vorgegebenen Zeitspanne 'IV wird die rückführungs-

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lose Steuerung derart durchgeführt, daß die Öffnung des Servoventiles 12 konstant offengehalten wird. Während der Zeitspanne T, wird die .Servosteuerung durchgeführt, so daß die Anlagewalze 5c mit einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche dos Streifens 2 gepreßt wird.

Wenn, wie oben beschrieben worden ist, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Positionsscrvosteuerung in die Betriebsart gewechselt wird, in welcher die Anlagewalze 5c gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird, wird eine vorbestimmte Öffnung des Servoventiles 12 'während einer vorgegebenen Zeitspanne aufrecht erhalten, so daß die Anlagewalze 5c plötzlich zur Oberfläche des Streifens hin und gegen diese gepreßt wird. Damit wird die Servosteuerung zum Pressen der Anlagewalze 5c gegen die Oberfläche des Streifens 2 gestartet, nachdem die Anlagewalze 5c vollständig mit der Oberfläche des Streifens 2 in Berührung gebracht worden ist, so daß Vibrationen der Anlagewalze 5c und des Schwingrahmens 7 verhindert werden können. Folglich kann die Anlagewalze 5c in einer sehr stabilen Art gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt werden.

Wie aus den obigen Ausführungen offensichtlich ist, wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine vorbestimmte Öffnung des Servo- oder Steuerventiles für eine vorgegebene Zeitspanne aufrecht erhalten, wenn der Positionsservo-Steuerbetrieb zum Aufrechterhalten der Position der Anlagewalze in radialer Richtung dos Dornes in der durch die Steuerung des Hydraulikzylinder-Servoventiles eingestellten Position geändert wird in den Servosteuerbetrieb zur Steuerung dos Steucrungs-

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ventiles, so daß der von der Anlagewalze gegen die Oberfläche des Streifens wirkende Druck dem eingestellten Druck gleich wird und der Positionsservostouerungsbetrieb der Anlagewalze plötzlich •zum Pressen der Anlagewalze gegen die Oberfläche des Streifens in den Servosteuerungsbetrieb geändert werden kann. Daraus ergibt sich, daß mechanische Vibrationen der Anlagewalze u.a. verhindert werden können und die Anlagewalze stabil gegen die Oberfläche des Streifens gepreßt werden kann.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese zweite Ausführungsform ist eine komplette, rückführungslose Steuerung ohne jeden Positionssensor.

Wie oben beschrieben worden ist,ist die Bewe gung der Rolle des Servoventiles proportional zum Zeitintegral des Servostromes. Daraus folgt, daß wenn die Beziehung zwischen der Bewegung der Anlagewalze und der Zeitspanne, während welcher der Strom fließt, erreicht ist, die Position der Anlagewalze durch Steuerung des Zeitintegrales des Servostromes gesteuert werden kann.

Eine Steuereinheit 33 ist derart ausgelegt und aufgebaut, daß sie ein Ausgangssignal oder einen Servostrom Z an ein Servoventil 32 abgibt, so daß das Servoventil 32 eine gewünschte Operation ausführt. Insbesondere wird in Reaktion auf ein Sprungsignal X an das Servoventil 32 während einer vorgegebenen Zeitspanne ein vorbestimmtes Zeitintegral dos Servostromes Z geliefert,

Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich ist, wird in Reaktion auf das an die Steuereinheit 33 gelieferte Sprungsignal der Servostrom Z während einer Zeitspanne T rechteckig erzeugt. Diese Zeitspanne T ist der Zeitspanne T gemäß Fig. 3, während der die Rolle bewegt wird, gleich. Außerdem ist das Zeitintegral S' des Servostromes Z gleich dem Zeitintegral S gemäß Fig. 3.

Gemäß der zweiten Ausführungsforrn bewegt sich die Rolle in Reaktion auf den an das Servoventil 32 gelieferten Servostrom linear. Pa S¹ gleich ist S-, wird die Bewegung x¹ der Rolle ebenfalls dem in iPi-cj. gezeigten χ gleich. Demzufolge ist die· Art des Betriebes der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen ähnlich demjenigen der herkömmlichen Steuerung, wie sie oben beschrieben worden ist.

Gemäß der zweiten Ausführungsform kann nicht nur der Positionssensor, sondern auch der Rückkopplungskreis vollständig entfallen, so daß zusätzlich zu den Wirkungen, Merkmalen und Vorteilen der ersten Ausführungsform die Betriebszuverlässigkeit verbessert wird und ein einfacherer Regelkreis erhalten wird. Damit können jedoch auch die Herstellungskosten reduziert werden.

Claims

PATENTANWÄLTE
Or. rer. nst. DiETiR LOUlS

G »ESSLERPLATZ 1

NÜRNBERG 20

Ishikawajima-Hariraa Jukogyo

Kabushiki Kaisha

No.2-1,2-chome, Ote-machi,

Chiyoda-ku, Tokyo-to

Japan · - .

Ansprüche:

23.69f>-70/fi

Verfahren zur Steuerung ei nor Vielzahl von um einen 'Qefrn einer Wickelvorrichtung angeordneten Anlagewalzen, die durch einc?n Hydraul i k/.y] i neuer,

der über ein Servoventil mit einer F] üssigkoi t:;-quelle mit konstantem Druck verbunden ist, wahlweise radial nach außen vom Dorn.weg oder nach innen zum Dorn hin bewegt werden, und um den Dorn ein Streifen gewickelt wird, der durch die Anlagewalzen gegen den Dorn gepreßt wird, dadur-ch gekennzeichnet, daß.die Anlagewalzen mittels einer Steuerung, von der mindestens ein Teil eine.fückführunns;loae Steuerung ist, zur Vermeidung eipe'r durch die Vorderkante des um den Dorn gewickelten Streifens gebildeten Stufe einen Sprung ausführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Übergang von einer Positionsscrvosteuorung, bei der die Position jeder Anlagewal/.e in radialer Richtung des Domes erfasst und jede Anlngewalzo in einer eingestellten Position durch Steuerung der Öffnung des Servoventi1 es goh.i 1 ton wird, in eine Servosteuerbetriebsart, bei der der Druck erfaßt wird, mit dem jede Anlagewal ze gegen den Dorn gepreßt wird, und bei der die Öffnung des Steuerventiles derart gesteuert wird, daß der

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Druck, mit der jede Anlagewalze gegen den Dorn gepreßt, wird, einem eingestellten Druck gleich ist, wobei der Übergang durch eine rückführungslose Steuerung durchgeführt wird, in der eine vorgegebene Öffnung des Steuerventiles während einer vorgegebenen Zeitspanne aufrechterhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Servostrom, dessen Zeitintegral zur Dicke des Streifens proportional ist, während einer vorgegebenen Zeitspanne am Servoventil anliegt, so daß die Höhe eines Sprunges einer jeden Anlagewalze der Dicke des Streifens gleich wird und sich folglich jede Anlagewalze durch eine rückführungslose Steuerung über die Stufe bewegt.

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