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Verfahren und Einrichtung zur Regulierung der Spannung
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einer bewegten Materialbahn Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Regulierung der Spannung einer bewegten Materialbahn, die von einer Speicherstelle
abgezogen oder zu einer Speicherstelle geführt wird, und eine Einrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Bei der Herstellung, der Ausrüstung oder der Verarbeitung von Materialbahnen
werden die Materialbahnen überwiegend von Speicherrollen abgezogen und/oder auf
Speicherrollen aufgewickelt, wobei zur Vermeidung einer überbeanspruchung der Materialbahn
und zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verarbeitungsqualität die Materialbahn
bei ihrer Bewegung einer gleichmäßigen und gleichbleibenden Materialbahnspannung
unterliegen soll. Die Antriebsvorrichtung für die Materialbahn kann dabei auch mit
einer Materialbahn-Bremsvorrichtung gekoppelt sein.
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Zur Steuerung oder Regelung einer Antriebsvorrichtung für die Bewegung
der Materialbahn im Hinblick auf die Erzielung einer gleichbleibenden Materialbahnspannung
ist es bekannt, den Durchhang einer Materialbahn zwischen zwei Bahnführungsstellen
mit Hilfe einer sogenannten Tänzerwalze zu bestimmen. Bei dieser Direktmeßeinrichtung
liefert die Tänzerwalze in ihren verschiedenen Positionslagen Jeweils bestimmte
Steuer-oder Regelsignale zur Veränderung des Drehmomentes einer Antriebsvorrichtung
und/oder Bremsvorrichtung. Die Anordnung von Tänzerwalzen erfordert viel Einbauraum,
der nicht immer zur Verfügung steht. Auch ergeben sich bei Direktmeßeinrichtungen
Stabilisierungsschwierigkeiten, da starke Schwankungen der Meßsignale, wie sie bei
Jedem Anfahren der Aggregate auftreten, sofort Steuer- oder Regelsignale erzeugen,
die zur Vermeidung eines Aufschaukelns einer Regeleinrichtung stark gedämpft werden
müssen, worunter die Ansprechempfindlichkeit der Einrichtung leidet.
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Es sind auch indirekte Verfahren zur Ermittlung der Spannung einer
bewegten Materialbahn bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, mittels Druckmeßdosen
an Bahnumlenkungsstellen die in der Materialbahn herrschende Zugspannung zu ermitteln.
Solche Einrichtungen haben sich aber für die meisten Anwendungsfälle als zu unempfindlich
erwiesen. Auch ist es bekannt, über eine Messung des zunehmenden oder abnehmenden
Durchmessers eines Materialbahnwickels Drehmomentänderungen zu steuern, um eine
gleichmäßige Zugbelastung der bewegten Materialbahn zu erhalten.
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Hier zeigt die Praxis, daß es kaum sauber rundlaufende Materialbahnrollen
gibt, sodaß ein am Außenumfang der Rollen anliegender Taster einen als Höhenschlag
bekannten Unrundlauf registriert und in die Steuer- oder Regeleinrichtung
eingibt,
was zu unnötigen Steuerungs- oder Regelabläufen führt. Dadurch wird der prinzipielle
Vorteil, den indirekte Meßsysteme haben, und der darin besteht, daß die unvermeidlichen
Zugspannungsänderungen beim Anlaufen oder beim Abschalten eines Aggregates nicht
erfaßt werden, wieder aufgehoben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein indirektes Meßverfahren
und eine zugehörige Einrichtung zur Regulierung der Spannung einer bewegten Materialbahn
zu schaffen, das sich bei jeder praktisch möglichen Einrichtung mit einer bewegten
Materialbahn einsetzen läßt und keine vorherige Berücksichtigung bei der Konstruktion
der verschiedenen Aggregate erforderlich macht.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Länge der an einer Meßstelle vorbeibewegten Materialbahn sowohl absolut als auch
abschnittsweise gemessen wird, daß nach jeder Abschnittsmessung ein Auslöseimpuls
für einen programmierten Rechner erzeugt wird und der Rechner einen auf die absolute
Materialbahnlänge bezogenen Steuerimpuls zur Beeinflussung der Spannung der bewegten
Materialbahn liefert. Dieses Verfahren kann mit einer Einrichtung bei einem Aggregat
durchgeführt werden, das mit einer drehmomentregulierbaren Antriebsvorrichtung und/oder
Bremsvorrichtung für die Materialbahn versehen ist, wobei die Einrichtung erfindungsgemäß
eine Längenmeßvorrichtung mit einem Absolutwertzähler und mit mindestens einem einstellbaren
Längenabschnittszähler aufweist, die jeweils sowohl vorwärts als auch rückwärts
zählen können und mit der Eingangsseite eines programmierten Rechners gekoppelt
sind, dessen Ausgangsseite mit einer Steuereinrichtung für die Materialbahnspannung
verbunden ist. Diese Einrichtung
läßt sich sehr klein ausbilden.
Als Geber für die Längenmeßvorrichtung kann ein Laufrad vorgesehen sein, das an
die laufende Materialbahn anlegbar ist, beispielsweise an der Scheitelstelle einer
in jedem Aggregat vorhandenen Umlenkwalze für die Materialbahn.
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Mit dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung wird aus
der in einem Aggregat gefahrenen Länge der Materialbahn eine Drehmomentregulierung
einer Antriebsvorrichtung und/oder Bremsvorrichtung zur Einhaltung einer gleichmäßigen
Materialbahnspannung gesteuert oder geregelt. Im Rechner ist eine vorher empirisch
ermittelte, material- und aggregatspezifische Kurve der erforderlichen Drehmomentveränderung
über die Gesamtlänge einer gefahrenen Materialbahn einprogrammiert. Dabei kann diese
Verlaufskurve als Sollwertkurve fest einprogrammiert sein oder aber aus Einzelparametern
durch das Bedienungspersonal programmiert werden.
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Der mindestens eine Längenabschnittszähler, der Zwischensummen bildet,
liefert nach Erreichen der an ihm eingestellten Zwischensumme einen elektrischen
Impuls an den nachgeschalteten programmierten Rechner, bevor er wieder zurückstellt
und eine neue Abschnittszählung beginnt. Der Impuls des Längenabschnittszählers
löst einen Rechenvorgang im Rechner aus, dessen Ergebnis gespeichert und auch angezeigt
werden kann. Das Ergebnis wird mit einem entsprechenden Wert, den der Rechner vom
Absolutwertzähler erhält, verglichen. Aus diesem Vergleich resultiert ein am einprogrammierten
Kurvenverlauf orientierter Steuer - oder Regelimpuls für die Antriebsvorrichtung
des Aggregats. Der Längenabschnittszähler kann in Anpassung an den Verlauf der einprogrammierten
Steuer- oder Regelkurve auch während eines Betriebszyklus
des Aggregats
in seiner Abschnittslänge geändert werden. Bei kurzen Längenabschnitten und einer
entsprechend größeren Zahl von Auslöseimpulsen ergibt sich eine Erhöhung der Empfindlichkeit
der Steuerung oder Regelung.
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Bei dem Regulierverfahren gemäß der Erfindung beeinflussen die unvermeidlichen
Materialbahnspannungsschwankungen in der Anfahrphase eines Aggregates den Steuer-
oder Regelkreis nicht. Auch der Höhenschlag einer Materialbahnrolle kann sich nicht
auswirken. Die Auswertung der vom Absolutwertzähler und von dem mindestens einen
Längenabschnittszähler gelieferten Meßwerte durch den Rechner kann auf unterschiedliche
Art erfolgen. Beispielsweise kann ein aus dem Signal des Längenabschnittszählers
errechneter Wert solange gespeichert bleiben, bis der Absolutwertzähler den gleichen
Wert erreicht hat, worauf dann ein Regelimpuls abgegeben und gleichzeitig die Eingangs
sperre für neue, vom Längenabschnittszähler gelieferte Signale aufgehoben wird.
Der Rechner kann auch anhand der einprogrammierten Funktionskurve den nächsten Lauflängenwert
bestimmen, bei welchem ein Korrekturimpuls abgegeben werden soll, um die Materialbahnspannung
gleichmäßig zu halten. Hierbei kann beispielsweise die Gesamtlauflänge einer Materialbahn
in Relation zu einem bestimmten Speicherrollendurchmesser gesetzt werden, wobei
es hier nicht erforderlich ist, eine Speicherrollen-Durchmesseränderung an der laufenden
Speicherrolle abzutasten.
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Es ist auch möglich, einen Rechner zu verwenden, der mehrere einprogrammierte
Funktionskurven oder Impuls reihen als Sollwertgrößen mit den von den Zählern gelieferten
Istwert-Signalen in Vergleich bringen kann.
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In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Meß-
und Regeleinrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Sie besteht aus
einem Meßrad 10, das auf einer Welle 11 einer Längenmeßvorrichtung 12 sitzt. Das
Meßrad 10 ist an einer Umlenkwalze 13 eines nicht näher dargestellten Behandlungsaggregates
für eine Materialbahn 14 in Anlage gegen die Materialbahn 14 gehalten.
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Die Längenmeßvorrichtung weist in nicht näher dargestellter Weise
zwei Zähler auf, nämlich einen Absolutwertzähler mit einem Anzeigefeld 15 und einen
einstellbaren Längenabschnittszähler mit zwei Anzeigefeldern 16. Das eine Anzeigefeld
15 kann den Abzählvorgang eines Längenabschnittes zeigen, während das andere Anzeigefeld
16 z.B. die Anzahl der bereits durchgeführten Längenabschnittszählungen anzeigt.
Beide Zähler 15 und 16 sind mit einem programmierbaren Rechner 17 verbunden, der
ein Anzeigefeld 18 und ein Bedienungsfeld 19 aufweist und dessen Steuer- oder Regelausgang
über Leitungen 20 mit einer nicht dargestellten Antriebs- und/oder Bremsvorrichtung
des Behandlungsaggregates für die Materialbahn 14 verbunden ist.
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Die gesamte Meßeinrichtung kann sehr klein gehalten werden und ist
zweckmäßig so angeordnet, daß das Meßrad 10 von der Materialbahn 14 abgehoben werden
kann.