DE3406661C2

DE3406661C2 - Verfahren zur Steuerung von Andruckwalzen in einer Wickelvorrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3406661C2
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: 1986-12-18
Also published as: FR2541657A1; JPH0128649B2; GB8404825D0; GB2136776A; FR2541657B1; DE3406661A1; JPS59156514A; GB2136776B

Abstract

In einer Wickelvorrichtung, bei der ein Streifen mittels Anlagewalzen gegen einen Dorn gepreßt und um den Dorn gewickelt wird, wird durch ein Steuersystem, von dem mindestens ein Teil ein rückführungsloses Steuersystem ist, eine Steuerung der Anlagewalzen durchgeführt, bei der jede Anlagewalze über eine an der Vorderkante des Streifens gebildete Stufe springt. Dabei können die Probleme eines geschlossenen Regelkreises, daß mechanische Vibrationen sich fortsetzen und die Empfindlichkeit gering ist, vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wurde ein system vorgeschlagen, wie es in F i g. 1 schematisch dargestellt ist. Dort wird jede Anlagewalze Sa bis 5d unmittelbar vor Ausführung der Sprungbewegung über die Stufe 6 vom Dorn wegbewegt und anschließend nach Durchführung der Sprungbewegung über die Stufe 6 wieder gegen das bandförmige Wickelgut in Gestalt eines Streifens 2 gepreßt. Ein derartiges Andruckwalzen-Steuersystem wird als sog. »geschlossener Regelkreis« bezeichnet. Jede der Andruckwalzen 5a bis 5c/, von denen in F i g. 1 nur die Andruckwalze 5b dargestellt ist, ist antriebsmäßig mit einem Hydraulikzylinder 9 verbunden, so daß die Andruckwalze 5b radial zum Dorn 4 hin oder vom Dorn 4 weg bewegt werden kann. Desweiteren wird die Stellung einer jeden Andruckwalze durch einen Positionssensor 31 erfaßt, während der auf den Dorn 4 ausgeübte Druck durch eine nicht dargestellte Druckzelle erfaßt wird. Der Betrieb des Hydraulikzylinders 9 wird durch ein Servoventil 32 entsprechend einem Signal einer Steuereinheit 33 gesteuert. Die Steuereinheit 33 erzeugt ein Ausgangssignal Z, das in Reaktion auf ein eingegebenes Sprungsignal X und ein Rückkopplungssignal Y des Positionssensors 31 an das Servoventil 32 abgegeben wird.

Fig.2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Sprungsignal X, dem Ausgangssignal, d. h. dem Servostrom von der Steuereinheit 33, und der Sprungbewegung der Rolle des Servoventiles 32 bzw. der Andruckwalze. Diese Bewegung ist zum Integral des Servostromes, das in F i g. 2 durch die Fläche 5 gekennzeichnet ist, proportional.

Beim bekannten Andruckwalzen-Steuersystem springt jede Andruckwalze eine Strecke, die mindestens der Dicke des Streifens 2 gleich ist Dabei wird die Position der Andruckwalze bestimmt

F i g. 3 zeigt die relative Stellung der Andruckwalze 5c in Bezug zu dem um den Dorn 4 gewickelten Streifen 2. Der Dorn 4 und der Streifen 2 sind in dieser Figur zur Vereinfachung der Darstellung gestreckt gezeichnet.

Wenn die Andruckwalze 5c nach den Stufen 6 die Zeitintervalle 71, 74, 7},... durchläuft, wird sie radial vom Dorn 4 nach außen weg und vom Streifen 2 beabstandet jeweils mittels eines Positionsservosteuersystems in die Positionen Li, L₂, L3,... bewegt. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Streifens 2 und der Positon Li, L₂, L₃, ... ist derart, daß ein Anschlagen der Andruckwalze 5c gegen die Stufe 6 des Streifens 2 verhindert wird. Während der Zeitintervalle T₂ + T₃, T₅ + T₆,..., d. h. während der Zeitintervalle mit Ausnahme der Sprungzeitintervalle T\, T₄, Tj,... wird die Andruckwalze 5c durch die Steuerung eines druckausübenden Servosteuersystems gegen den Streifen 2 gepreßt. Wenn die Steuerung jeder Andruckwalze vom Positionsservosystem auf das druckausübende Servosteuersystem umgestellt wird, wird die Andruckwalze gegen die Oberfläche des Streifens 2 beschleunigt. Dabei ergibt sich jedoch eine Zeitverzögerung, bevor die Andruckwalze nach einer Sprungbewegung über die Stufe 6 gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird.

Außerdem fibriert oder oszilliert die Andruckwalze

während der Zeitintervalle 7"₃, T₆ wie durch die

strichlierte Linie A in F i g. 3 dargestellt ist. Das bedeutet, daß die Andruckwalze nicht stetig und genau gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Vibrationen und Oszillationen der Andruckwalzen vermieden werden, und eine dafür vorgesehene Vorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird eine rückführungslose Steuerung angewandt, so daß sowohl die Verzögerung der Andruckwalzen, d. h. die Verzögerung zwischen der Zeit, in der die Andruckwalze sich an der Stufe vorbeibewegt und der Zeit, ab der die Andruckwalze genau gegen die Oberfläche des Streifens gepreßt wird, als auch mechanische Vibrationen und Oszillationen der Andruckwalzen in Bezug zum auf einen Dorn aufgewikkelten Wickelgut vermieden werden.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung, in der das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum bekannten Verfahren der eingangs genannten Art sehe-

matisch dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Andruckwalzensteuersystems,

Fig.2 ein Zeitdiagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Sprungsignal, dem Servosirom und der Sprungbewegung eines Hydraulikzylinders bzw. einer Andruckwalze zeigt,

F i g. 3 eine gestreckte Darstellung der Bewegung einer Andruckwalze bei Verwendung eines in F i g. 1 dargestellten bekannten Andruckwalzen-Steuersystemes,

Fig.4 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.6 ein Zeitdiagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Sprungsignal, dem Servostrom und der Sprungbewegung eines Hydraulikzylinders zeigt, der mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 5 gesteuert wird, und

F i g. 7 eine gestreckte Darstellung der Bewegung einer Andruckwalze bei Verwendung eines in F i g. 4 dargestellten erfindungsgemäßen Anlagewalzen-Steuersystemes.

Fig.4 zeigt eine Andruckwalze 5c, die an einem Schwingrahmen 7 drehbar angeordnet ist, wobei ein Ende des Schwingrahmens mit einem Lagerstift 8 an einem nicht dargestellten Halteelement drehbar gelagert ist. Das andere Ende des Schwingrahmens 7 ist mit einem Stift 11 am freien Ende einer Kolbenstange 10 eines zweiseitig wirkenden Hydraulikzylinders 9 drehbar gelagert, so daß die Andruckwalze 5c entweder radial nach außen vom Dorn 4 wegbewegt oder radial nach innen zum Dorn 4 hinbewegt wird und gegen die Oberfläche des Streifens 2 drückt. Die anderen Andruckwalzen 5a, 5b und 5d sind ähnlich aufgebaut wie die Andruckwalze 5c. Ein Servoventil, d. h. ein Steuerventil 12 wird von einer Pumpe 13 oder von einem anderen Flüssigkeitsquelle 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 Drucksensoren 14 und 15 bestimmt und die Druckdifferenz wird durch eine erste arithmetische Einheit 16 dargestellt. Damit kann der Druck, mit dem die Andruckwalze Segegen den Dorn 4 gepreßt wird, erfaßt werden. Der drehbare Lagerstift 8 ist mit einem Winkelsensor 17 verbunden, so daß die Winkelstellung des Schwingrahmens 7, d. h. die Stellung der Andruckwalze 5c in radialer Richtung des Domes 4 erfaßt werden kann. Mit einer ersten Einstelleinheit 18 wird der Abstand eingestellt, um den die Andruckwalze 5c vom Dorn 4 beabstandet sein soll. Das bedeutet, daß mit der ersten Einstelleinheit 18 die in F i g. 7 dargestellten Positionen Lu Li, Li,... eingestellt werden. Mit einer zweiten Einstelleinheit 19 wird der Druck eingestellt, mit dem die Andruckwalze 5cgegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird. Eine dritte Einstelleinheit 20 dient zum Einstellen der Öffnung des Servoventiles 12, wenn die Andruckwalze 5c gezwungen wird, sich von der jeweiligen Position L₁, L₂, L^,.. . zur Oberfläche des .Streifens 2 hin zu bewegen. Die Öffnung Hps .Servnventiles 12 ist von der Dicke und dem Material des Streifens 2 abhängig. Die erste Ausführungsform der Vorrichtung enthält ferner arithmetische Einheiten 21 und 22 sowie Schalter 23 bis 25, die durch einen in F i g. 4 nicht dargestellten Zeitsteuer-Schaltkreis gesteuert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird anschließend die Wirkungsweise der in F i g. 4 dargestellten ersten Ausführungsform im Vergleich zur eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung erläutert. Vor der Zeit ti ist nur der Schalter 23 geschlossen, so daß die Servosteuerung derart ausgeführt wird, daß der durch die arithmetische Einheit 16 erfaßte Druck einem durch die zweite Einstelleinheit 19 festgelegten Sollwert gleich wird. Demzufolge wird die Andruckwalze 5c mit einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt Zum Zeitpunkt U — wenn die Andruckwalze 5c ίο die erste Stufe 6 erreicht — wird der Schalter 23 geöffnet, während der Schalter 24 geschlossen ist. In diesem Zustand stellt die erste Einstelleinheit 18 die Einstellposition L\ ein, so daß die Servosteuerung derart ausgeführt wird, daß das Servoventil 12 so betätigt wird, daß die Stellung der Andruckwalze 5c, die durch das Ausgangssignal des Winkelsensors 17 gegeben ist, mit der Einstellposition L\ übereinstimmt, die durch die erste Einstelleinheit 18 eingestellt wird. Damit wird die Andruckwalze 5c zu einer bestimmten Zeit in die Position L\ bewegt, um sich an der Stufe 6 vorbeizubewegen. Nach dem Zeitintervall Ti, d. h. nachdem die Andruckwalze 5c sich über die Stufe 6 bewegt hat, wird der Schalter 24 zum Zeitpunkt h geöffnet und der Schalter 25 geschlossen. Damit wird in Reaktion auf das Ausgangssignal von der dritten Einstelleinheit 20 das Servoventil 12 derart gesteuert, daß es während einer Zeitspanne eine vorbestimmte Öffnung aufrechterhält, um die Andruckwalze 5c zur Oberfläche des Streifens 2 hinzubewegen und mit der Oberfläche in Berührung zu bringen. Diese Zeitspanne hängt von der Dicke und vom Material des Streifens 2 ab. Damit wird die Andruckwalze 5c genau zur Oberfläche des Streifens 2 bewegt und gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt. Zum Zeitpunkt h nach dem Zeitintervall T₂ wird der Schalter 25 geöffnet und der Schalter 23 wieder geschlossen, so daß das Servoventil derart gesteuert wird, daß die Andruckwalze 5c mit dem durch die zweite Einstelleinheit 19 eingestellten Druck gegen die Oberfläche des Streifens 2 gedrückt wird.

In ähnlicher Weise wird während der Zeitspanne 7i die Positionsservosteuerung durchgeführt. Während der vorgegebenen Zeitspanne T, wird die rückführungslose Steuerung derart ausgeführt, daß die Öffnung des Servoventiles 12 konstant offengehalten wird.

Während der Zeitspanne Tf, wird die Servosteuerung durchgeführt, so daß die Andruckwalze 5c mit einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird.
Wenn gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Positionsservosteuerung in die Betriebsart gewechselt wird, in der die Andruckwalze 5c gegen die Oberfläche des Streifens 2 gepreßt wird, wird eine vorbestimmte Öffnung des Servoventiles 12 während einer vorgegebenen Zeitspanne aufrechterhalten, so daß die Andruckwalze 5c plötzlich zur Oberfläche des Streifens 2 hinbewegt und gegen die Oberfläche des Streifens gepreßt wird. Damit wird die Servosteuerung zum Pressen der Andruckwalze 5c gegen die Oberfläche des Streifens 2 gestartet, nachdem die Andruckwalze 5c genau mit der Oberfläche des Streifens 2 in Berührung gebracht wnrHpn Ut P?.mi< können Vibrationen der Andruckwalze 5c und des Schwingrahmens 7 verhindert werden.
Gtmäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine vorbestimmte Öffnung des Servo- bzw. Steuerventiles während einer vorgegebenen Zeitspanne aufrechterhalten, wenn der Positionsservo-Steuerbetrieb zum Aufrechterhalten der Position der Andruck-

walze in radialer Richtung des Domes in der durch die Steuerung des Hydraulikzylinder-Servoventiles eingestellten Position in den Servosteuerbetrieb zur Steuerung des Steuerungsventiles geändert wird. Damit wird der von der Andruckwalze gegen die Oberfläche des Streifens wirkende Druck dem eingestellten Druck gleich und der Positionsservo-Steuerungsbetrieb der Andruckwalze plötzlich zum Pressen der Andruckwalze gegen die Oberfläche des Streifens in den Servosteuerungsbetrieb geändert. Auf diese Weise können mechanische Vibrationen bzw. Oszillationen der Andruckwalze verhindert werden, so daß die Andruckwalze schwingungsfrei gegen die Oberfläche des Streifens gepreßt werden kann.

Fig.5 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese zweite Ausführungsform ist eine absolut rückführungslose Steuerung ohne jeden Positionssensor. Wie oben beschrieben wurde, ist die Bewegung der Rolle des Servoventiles proportional zum Zeitintegral des Servostromes. Daraus folgt, daß die Beziehung zwischen der Bewegung der Andruckwalze und der Zeitspanne, während welcher der Servostrom fließt, durch Steuerung des Zeitintegrals des Servostromes gesteuert werden kann.

Die Steuereinheit 33 ist dabei derart ausgelegt, daß sie ein Ausgangssignal bzw. 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 30 während einer vorgegebenen Zeitspanne ein bestimmtes Zeitintegral des Servostromes Z geliefert. Wie insbesondere aus F i g. 6 ersichtlich ist, ist in Reaktion auf das an die Steuereinheit 33 abgegebene Sprungsignal Xder Servostrom Z während einer Zeitspanne Γ konstant, so 35 daß sich eine rechteckige Fläche ergibt. Die Zeitspanne Γ ist der Zeitspanne T gemäß Fig. 2, während der die Rolle des Servoventils bewegt wird, gleich. Außerdem ist das Zeitintegral 5' des Servostromes Z gleich dem Zeitintegral S gemäß F i g. 2. 40

Die Andruckwalze bewegt sich somit in Reaktion auf den an das Servoventil 32 gelieferten Servostrom linear. Da 5' gleich ist S, wird die Bewegung X' der Andruckwalze ebenfalls der in F i g. 2 gezeigten Bewegungsampiitude X gleich. Demzufolge ist die Betriebsart der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich derjenigen der herkömmlichen Steuerung, wie sie eingangs beschrieben worden ist.

Gemäß der zweiten Ausführungsform kann nicht nur der Positionssensor, sondern auch der Rückkopplungskreis vollständig entfallen, so daß zusätzlich zu den Wirkungen der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bei einem einfacheren Regelkreis die Betriebszuverlässigkeit verbessert wird. Damit reduzieren sich auch die Herstellungkosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung einer Vielzahl von um einen Dorn einer Wickelvorrichtung angeordneten Andruckwalzen zum Anpressen von bandförmigem Wickelgut an den Dornumfang beim Aufwickeln, wobei jede Andruckwalze mittels eines Hydraulikzylinders, der über ein Servoventil und eine an dieses angeschlossene Steuereinrichtung mit einer Flüssigkeitsquelle konstanten Druckes verbunden ist, zum Überspringen einer durch die Vorderkante des bandförmigen Wickelgutes gebildeten Stufe eine Sprungbewegung von Dorn weg und zum Dorn hin ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Komponente der Sprungbewegung im Bereich der Stufe von der Umfangsgeschwindigkeit des Domes linear abhängig ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein übergang von einer Positionsservosteuerung, bei der die Position jeder Andruckwalze in radialer Richtung des Domes erfaßt und jede Andruckwalze in einer eingestellten Position durch Steuerung der Öffnung des Servoventils gehalten wird, in eine Servosteuerbetriebsart, bei der der Druck erfaßt wird, mit dem jede Anlagewalze gegen den Dorn gepreßt wird, und bei der die Öffnung des Steuerventils derart gesteuert wird, daß der Druck, mit dem jede Andruckwalze gegen den Dorn gepreßt wird, einem eingestellten Druck gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß während des Übergangs eine vorgegebene Öffnung des Steuerventiles eine vorgegebene Zeitspanne lang aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Servoventil während einer vorgegebenen Zeitspanne ein konstanter Servostrom anliegt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (33 bzw. 14—25) rückkopplungslos ausgebildet ist.