DE3512904A1 - Bahnlaufregler - Google Patents
BahnlaufreglerInfo
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- Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
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Description
PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR. -pi"MANN FAY
ζ 351290Α
Erhardt + Leimer GmbH
Leitershoferstraße 80
8900 Augsburg
Leitershoferstraße 80
8900 Augsburg
7900 Ulm, 02.04.85 Akte PG/6590 f/th
Bahnlaufregler
Die Erfindung betrifft einen Bahnlaufregler zum
Ausregeln seitlicher Abweichungen einer laufenden Warenbahn von einer Soll-Lage, mit einer von der
Warenbahn durchlaufenen, am Ende ein Umlenkglied, insbes. eine Umlenkwalze aufweisenden Regelstrekke
und einer die Warenbahn beim Durchlaufen der Regelstrecke seitlich ablenkenden steuerbaren Führungseinrichtung,
deren Steuerung in Abhängigkeit vom seitlichen Versalz der Warenbahn in dem an die
Regelstrecke anschließenden Führungsabschnitt erfolgt, in dem die Warenbahn über das Umlenkglied
um im wesentlichen 90° aus ihrer Laufrichtung in der Regelstrecke abgelenkt ist und ein die Kante
oder eine Führungslinie der Warenbahn erfassender opto-elektrischer Fühler den seitlichen Verlauf
der Warenbahn überwacht, dessen elektrische Ausgangssignale durch eine Schaltlogik in Steuerbefehle
für die Führungseinrichtung umsetzbar sind.
Bahnlaufregler dieser Art sind vielfach bekannt
und unterscheiden sich vor allem bezüglich der Anordnung und Ausbildung der Führungseinrichtung.
Diese kann etwa aus lediglich im Kantenbereich an der Warenbahn angreifenden Warenbahnführern, aus
über die ganze Warenbahnbreite reichenden Schwenk-, Schiebe- oder Schwenkschiebewalzen oder aus einem
Drehrahmen bestehen, wie er in verschiedenen AusfUhrungsformen beispielsweise in der DE-PS 31 25
852 oder 33 34 879 beschrieben ist. Derartige Führungseinrichtungen sind zumeist mit Stellungsmeldern
versehen, welche die jeweilige Ist-Stellung der Führungseinrichtung erfassen und deren Stellungssignale
in der Schaltlogik für den Regelprozeß verwertet werden können. - Der opto-elektrische Fühler ist
in der Regel als eine auf die Warenbahnkante ansprechende Lichtschranke ausgebildet, deren Lichtsensor
je nach Verlauf der Warenbahnkante mehr oder weniger Licht von dem die Warenbahnkante abtastenden
Lichtstrahl erhält. Das Ausgangssignal des Lichtsensors ist somit bezüglich seines Informationsinhaltes
von der empfangenen Lichtmenge abhängig und kann daher leicht durch im Betrieb entstehende Verschmutzungen beeinflußt und verfälscht
werden. Von Nachteil ist ferner, daß der Überwachungsbereich solcher Fühler, innerhalb dem sie also seitliche
Verlagerungen der Warenbahnkante überhaupt erfassen können, nur sehr schmal ist, so daß die
Fühler einer genauen Einstellung auf die Warenbahnbreite und bei jedem Wechsel der Warenbahnbreite
einer entsprechenden sorgfältigen Nachstellung bedürfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bahnlaufregler der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß der Fühler einen breiten Überwachungsbereich aufweist, der bei Änderung der Warenbahnbreite
Nachstellungen des Fühlers praktisch erübrigt, der ferner Ausgangssignale liefert, die gegen
Verschmutzungen praktisch unempfindlich sind und in der Schaltlogik einfacher und für den Regelprozeß
vielseitiger verarbeitet werden können, und der in dem durch die Geometrie der Regelstrecke und ihres
Umlenkgliedes vorgegebenen räumlichen Rahmen trotz des breiten Überwachungsbereiches doch sehr platzsparend
angeordnet werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Fühler aus einer die Kante oder Führungslinie
der Warenbahn aufnehmenden, ihre elektrischen Bildsignale an die Schaltlogik übermittelnden
Videokamera besteht, die mit ihrer optischen Aufnahmeachse etwa parallel zur Warenbahn
in der Regelstrecke ausgerichtet und in Laufrichtung der Warenbahn vor dem Umlenkglied in einem
Aufnahmeabstand von der Warenbahn angeordnet ist, der im wesentlichen etwa der Länge der Regelstrekke
entspricht.
Der große Aufnahmeabstand der Videokamera von der Warenbahn ist in der erfindungsgemäßen Anordnung
ohne Nachteil, da er sich entlang der Regelstrecke erstreckt und also deren ohnehin vorhandene Länge
ohne zusätzlichen Platzaufwand ausnutzt. Er ist aber
andererseits mit dem großen Vorteil verbunden, daß er in der von der Videokamera aufgenommenen Bahnebene
ein zumindest quer zur Warenbahn sehr großes Bildfeld und einen entsprechend sehr großen Überwachungsbereich
ergibt, in dem seitliche Bahnverlagerungen erfaßt werden, so daß die Videokamera in
der Regel nicht nachgestellt zu werden braucht, wenn zwischen Warenbahnen verschiedener Bahnbreite gewechselt
wird. Die Vicbokamera kann daher häufig feststehend ohne Nachstellmöglichkeit angeordnet werden.
Es besteht sogar wegen des großen Überwachungsbereiches die Möglichkeit, mit derselben Videokamera
beide Kanten der Warenbahn zu erfassen und aus den so erhaltenen Bildsignalen in der Schaltlogik die
jeweilige Warenbahnbreite zu ermitteln und Steuersignale für die Mittenführung der Warenbahn zu bilden.
Auch Bahnrisse können so von der Videokamera unmittelbar erfaßt werden. In allen Fällen sind
die Bildsignale der Videokamera bezüglich ihres Informationsinhaltes gegen Verschmutzungen verfälschungssicher,
da Lichtmengenänderungen bei der Auswertung der Bildsignale in der Schaltlogik ohne
Bedeutung bleiben.
Die Videokamera kann als Matrix-Kamera, in wegen ihrer Einfachheit aber bevorzugter Ausführungsform
als Zeilenkamera ausgebildet sein, wozu die Videokamera erfindungsgemäß einen Halbleiter-Bildsensor
in Form eines quer zum optischen Bild der Kante
oder Führungslinie ausgerichteten CCD-Streifens besitzt. Der CCD-Streifen wird in an sich bekannter
und daher hier nicht weiter zu erörternder Weise ausgelesen und der so entstehende Bildsignalfluß
in die Schaltlogik gegeben. Zweckmäßig ist eine die Kante oder Führungslinie im Auflicht oder
Durchlicht beleuchtende Lichtquelle vorgesehen, die das gesamte Bildfeld der Videokamera ausleuchtet,
so daß der durch das Bildfeld bestimmte Überwachungsbereich der Videokamera voll genutzt werden
kann. Bei sehr breiten Warenbahnen kann, wenn beide Warenbahnkanten erfaßt werden sollen, um
beispielsweise eine Mittenführung der Warenbahn zu ermöglichen, wenn die Warenbahnbreite größer
als der Überwachungsbereich der Video-Kamera ist, für beide Warenbahnkanten je eine eigene Videokamera
vorgesehen sein, denen eine gemeinsame Schaltlogik nachgeordnet ist. Um auch dann eine lückenlose
Breitenüberwachung der Warenbahn zu erreichen, können sich die Bildfelder beider Videokameras in
Richtung der Warenbahnbreite überlappen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bildfeld der Videokamera ein sich
mit der Ist-Stellung der Führungseinrichtung quer zur Führungsrichtung verlagerndes Markierungsteil
vorgesehen, das zusätzlich zu den Bildsignalen der Kante oder Führungslinie eigene Bildsignale
liefert und in der Schaltlogik zur Erfassung der jeweiligen Stellung der Führungseinrichtung dient,
so daß die sonst hierfür erforderlichen zusätzlichen Stellungsmelder für die Führungseinrichtung enfb ehrlich
sind. Zweckmäßig trägt das Markierungsteil einen eigenen Lichtgeber, um es optisch aus seiner
Umgebung deutlich hervorzuheben. Auch kann der Lichtgeber zeitlich gepulst sein und die Schaltlogik eine
Anordnung zur Erkennung des entsprechend gepulsten Bildsignals des Lichtgebers aufweisen, um das Bildsignal
des Markierungsteils fehlerfrei von Bildsignalen, die aus seiner Umgebung herrühren, unterscheiden
zu können.
Die Aufnahmeachse der Videokamera sollte möglichst dicht an dem das Ende der Regelstrecke bildenden
Umlenkglied vorbei verlaufen,jedenfalls bei hohen Geschwindigkeiten der Warenbahn, wenn es also auf
kurze Regelzyklen und dazu auf eine schnelle Erfassung seitlicher Bahnverlagerungen unmittelbar
hinter dem Umlenkglied ankommt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bahnlaufreglers ist dadurch gekennzeichnet,
daß beiAusbildung der Führungseinrichtung als Drehrahmen mit darin parallelachsig gelagerten,
zwischen sich die Regelstrecke bildenden Umlenkwalzen und Lagerung des Drehrahmens an einem stationären
Gestell mit einer Drehachse, die senkrecht steht auf der Warenbahnebene in der Regelstrecke und die
in Laufrichtung der Warenbahn erste Umlenkwalze auf der der zweiten Umlenkwalze abgewandten Seite etwa
tangiert, die Videokamera am stationären Gestell nahe der ersten Umlenkwalze angeordnet ist. Das
Markierungsteil ist in diesem Fall starr mit dem Drehrahmen verbunden. Im Ergebnis wird eine sehr
kompakte und mit der Führungseinrichtung völlig integrierte Ausbildung des Bahnlaufreglers erhalten,
bei dem die Videokamera einzeln oder - bei großen Bahnbreiten - in doppelter Anordnung als
einziger Fühler zur Erfassung sowohl des Warenbahnverlaufs als auch der Drehrahmenbewegungen ausreicht.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher
erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Bahnlaufregler in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bahnlaufregler nach Fig. 1,
Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bahnlaufreglers in einer Darstellung
entsprechend Fig. 1.
Der in der Zeichnung dargestellte Bahnlaufregler für eine allgemein mit 1 bezeichnete Warenbahn
besitzt frei um parallele Achsen 2 drehbare Umlenkwalzen 3.1, 3.2, über deren Mantelfläche die Warenbahn
1 hinwegläuft. Die Umlenkwalzen 3.1, 3.2 sind in einem Drehrahmen 4 angeordnet, der auf einem
feststehenden Gestell 5 drehbar um eine Achse 6 gelagert .ist und um diese Achse 6 mittels eines Stellantriebes
7 verstellbar ist. Der Stellantrieb 7 wird in Abhängigkeit vom seitlichen Warenbahnversatz hinter
der im Drehrahmen 4 zweiten Umlenkwalze 3.2 mittels eines auf den seitlichen Verlauf der Warenbahnkante
reagierenden, in noch näher zu erläuternder Weise als Videokamera 8 ausgebildeten Fühlers gesteuert.
Vor und hinter der ersten bzw. letzten Umlenkwalze 3.1, 3.2 des Drehrahmens 4 ist mindestens je
eine weitere Umlenkwalze 9 mit feststehender Drehachse angeordnet. Diese Umlenkwalzen 9 nehmen also nicht
an den Stellbewegungen des Drehrahmens 4 teil. Sie lenken die Warenbahn 1 über die Umlenkwalzen 3.1,
3.2 des Drehrahmens 4 in eine senkrecht zur Bahnebene zwischen den beiden Umlenkwalzen 3.1, 3.2
des Drehrahmens 4 stehende Richtung um. Im Ergebnis bilden die beiden Umlenkwalzen 3.1, 3.2 des Drehrahmens
4 zwischen sich eine von der Warenbahn 1 durchlaufende Regelstrecke A, innerhalb welcher der
als steuerbare Führungseinrichtung dienende Drehrahmen 4 die Warenbahn 1 seitlich ablenken kann,
wobei die Steuerung in Abhängigkeit vom seitlichen Versatz der Warenbahn 1 in dem an die Regelstrecke
A anschließenden Führungsabschnitt B zwischen der Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 und der ihr folgenden
Umlenkwalze 9 mit feststehender Achse stattfindet, in dem also die Warenbahn 1 über die zweite
Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 um im wesentlichen 90° aus ihrer Laufrichtung in der Regelstrecke A
abgelenkt ist und die Videokamera 8 wenigstens eine der Warenbahnkanten oder eine auf der Warenbahn
1 angebrachte Führungslinie erfaßt. Die elektrischen Bildsignale der Videokamera 8 werden einer
Schaltlogik 10 zugeführt, in der sie in Steuerbefehle für die Führungseinrichtung, im Ausführungsbeispiel
also für den Stellantrieb 7 des Drehrahmens 4 umgesetzt werden. Registriert die Videokamera 8 einen
seitlichen Verlauf der Warenbahnkante, wird der Drehrahmen 4 vom Stellantrieb 7 so verdreht, daß
sich die eweite Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 in entgegengesetzter Richtung etwas verschwenkt,so
daß die Warenbahn 1 im Führungsabschnitt B zwischen den Umlenkwalzen 3.2 und 9 wieder in ihre Soll-Lage
zurückkehrt.
Die Videokamera 8 ist mit ihrer optischen Aufnahmeachse 11 etwa parallel zur Warenbahn 1 in der Regelstrecke
A zwischen den Umlenkwalzen 3.1, 3.2 ausgerichtet. Sie ist in Laufrichtung der Warenbahn vor
der Umlenkwalze 3.2 in einem Aufnahmeabstand von der Warenbahn 1 angeordnet, der im wesentlichen
der Länge der Regelstrecke A entspricht. Im Ergebnis wird bei dieser Anordnung die ohnehin für die
Regelstrecke A benötigte Länge voll für den Aufnahmeabstand der Videokamera 8 genutzt, so daß sich
ohne zusätzlichen Platzaufwand ein großer Aufnahmeabstand verwirklichen läßt. Dieser große Aufnahmeabstand
ergibt ein entsprechend großes Bildfeld der Videokamera--8 in der Ebene der Warenbahn 1 im
Führungsabschnitt B zwischen der Umlenkwalze 3.2 und der Umlenkwalze 9.
Im Ausführungsbeispiel ist die Videokamera 8 als Zeilenkamera ausgebildet. Sie besitzt dazu einen
nicht näher dargestellten Halbleiter-Bildsensor in Form eines quer zum optischen Bild der Kante
oder Führungslinie ausgerichteten und in die Schaltlogik 10 auslesbaren CCD-Streifens. Die von der
Videokamera 8 aufzunehmende Kante 13 oder Führungslinie ist beleuchtet, wozu im Ausführungsbeispiel
Durchlicht von einer, gesehen von der Videokamera 8 aus, hinter der Warenbahn 1 liegenden Lichtquelle
12 genutztwird, die sich über die gesamte Bildfeldbreite der Videokamera 8 erstreckt und somit diese
Bildfeldbreite ausleuchtet. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Lichtquelle 12 im Bereich
der Videokamera 8 anzuordnen und das an der Warenbahn reflektierte Auflicht der Lichtquelle 12 zu nutzen.
Im Ausführungsbeispiel ist der Fall einer sehr breiten Warenbahn 1 dargestellt, bei der das Bildfeld
einer einzigen Videokamera 8 nicht über die gesamte Bahnbreite reicht. Es ist daher für beide Warenbahnkanten
13 Je eine eigene Videokamera 8 vorgesehen, deren Bildsignale der gemeinsamen Schaltlogik 10
zugeführt werden. Selbstverständlich besteht die in der Zeichnung allerdings nicht dargestellt Möglichkeit,
daß sich die Bildfelder der beiden Kameras 8 in der Warenbahnmitte überlappen, so daß
eine lückenlose Breitenerfassung der Warenbahn 1 möglich ist.
Im Bildfeld der in Fig. 2 oberen Videokamera 8 ist ein sich mit der Ist-Stellung des Drehrahmens
4 quer zur Führungsrichtung verlagerndes Markierungsteil 14 vorgesehen, das starr mit dem Drehrahmen
4 verbunden ist und zusätzlich zu den Bildsignalen der Warenbahnkante 13 oder Führungslinie
eigene, die jeweilige Stellung des Drehrahmens 4 angebende Bildsignale liefert. Dieses Markierungsteil
14 kam einen eigenen Lichtgeber, beispielsweise eine Leuchtdiode tragen, der außerdem zeitlich gepulst
sein kann, falls die Schaltlogik 10 eine Anordnung zur Erkennung des entsprechend gepulsten
Bildsignals des Lichtgebers aufweist, damit sich das Markierungsteil 14 deutlich von seiner Umgebung
abhebt und sein Bildsignal von jenen der Umgebungspunkte ohne weiteres unterschieden werden kann.
Durch entsprechende Ausbildung der Schaltlogik 10 ist es im Ergebnis möglich, die Warenbahn 1 wahlweise
nur nach einer ihrer Kanten 13 bzw. nach ihrer Führungslinie oder bezüglich der Warenbahnmitte zu
führen, indem die Positionen beider Warenbahnkanten 13 zur Ermittlung der Mittenposition der Warenbahn
benutzt werden. Gleichzeitig kann die Bahnbreite überwacht bzw. angezeigt werden. Verstellungen der
Videokameras 8 auf die jeweilige Bahnbreite sind wegen des großen Überwachungsbereiches der Video-
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kameras 8 entbehrlich. Gleichzeitig wird über das Markierungsteil 14 die jeweilige Stellung des Drehrahmens
4 erfaßt und es kann dessen Schwenkwinkel ermittelt und ein Warnsignal erzeugt werden, wenn
der Drehrahmen 4 seine zulässigen Endstellungen oder Positionen kurz vor diesen zulässigen Endstellungen
erreicht.
Es empfiehlt sich, die Videokamera 8 in Bezug auf den Drehrahmen 4 so im feststehenden Gestell 5 anzuordnen,
daß sie sich im Bereich der ersten Umlenkwalze 3.1 befindet und ihre Aufnahmeachsen 11
dicht unter der das Ende der Regelstrecke A bildenden zweiten Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4
hindurch verläuft, so daß die Warenbahn 1 bezüglich ihrer Seitenlage unmittelbar nach ihrem Ablauf
von dieser Umlenkwalze 3.2 erfaßt wird. Das ist beispielsweise im Fall der Fig. 3 verwirklicht.
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- Leerseite -
Claims (10)
1. Bahnlaufregler zum Ausregeln seitlicher Abweichungen
einer laufenden Warenbahn (1) von einer Soll-Lage, mit einer von der Warenbahn (1) durchlaufenen,
am Ende ein Umlenkglied, insbes. eine Umlenkwalze (3.2), aufweisenden Regelstrecke (A)
und einer die Warenbahn (1) beim Durchlaufen der Regelstrecke (A) seitlich ablenkenden steuerbaren
Führungseinrichtung, deren Steuerung in Abhängigkeit vom seitlichen Versatz der Warenbahn
(1) in dem an die Regelstrecke (A) anschließenden FUhrungsabschnitt (B) erfolgt, in dem die
Warenbahn (1) über das Umlenkglied (3.2) um im wesentlichen 90° aus ihrer Laufrichtung in der
Regelstrecke (A) abgelenkt ist und ein die Kante (13) oder eine Führungslinie der Warenbahn (1)
erfassender opto-elektrischer Fühler den seitr
liehen Verlauf der Warenbahn (1) überwacht, dessen elektrische Ausgangssignale durch eine
Schaltlogik (10) in Steuerbefehle für die Führungseinrichtung umsetzbar sind, : .
dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler aus einer die Kante (13) oder Führungslinie der Warenbahn
Adresse: Postfach 1767,7900 Ulm-Donau Telefon Telegramme Postscheckkonto Bankkonto
EnsingentraSe 21 (0731)64946 Prospat Ulmdonau Stuttgart 73231 Deutsche Bank AG Ulm 184671
(1) aufnehmenden, ihre elektrischen Bildsignale an die Schaltlogik (10) übermittelnden Videokamera
(8) besteht, die mit ihrer optischen Aufnahmeachse (11) etwa parallel zur Warenbahn in
der Regelstrecke (A) ausgerichtet und in Laufrichtung der Warenbahn (1) vor dem Umlenkglied
(3.2) in einem Aufnahmeabstand von der Warenbahn (1) angeordnet ist, der im wesentlichen etwa der
Länge der Regelstrecke (A) entspricht.
2. Bahnlaufregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Videokamera (8) einen Halbleiter-Bildsensor in Form eines quer zum optischen
Bild der Kante (13) oder Führungslinie ausgerichteten CCD-Streifens besitzt.
3. Bahnlauf regl er nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,daß eine die Kante (13) oder Führungslinie
im Auflicht oder Durchlicht beleuchtende Lichtquelle (12) vorgesehen ist, die das
gesamte Bildfeld der Videokamera (8) ausleuchtet.
4. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß für beide Warenbahnkanten (13) je eine eigene Videokamera (8) vorgesehen
ist.
5. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bildfeld der Videokamera (8) ein sich mit der Ist-Stellung der Füh-
rungseinrichtung quer zur Führungsrichtung verlagerndes Markierungsteil (14) vorgesehen ist,
das zusätzlich zu den Bildsignalen der Kante (13) oder Führungslinie eigene Bildsignale liefert.
6. Bahnlaufregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Markierungsteil (14) einen eigenen Lichtgeber trägt.
7. Bahnlaufregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtgeber zeitlich gepulst ist und die Schaltlogik (10) eine Anordnung zur
Erkennung des entsprechend gepulsten Bildsignales des Lichtgebers aufweist.
8. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeachse
(11) der Videokamera (8) dicht an dem das Ende der Regelstrecke (A) bildenden Umlenkglied (3.2)
vorbei verläuft.
9. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Führungseinrichtung als Drehrahmen (4) mit darin
parallelachsig gelagerten, zwischen sich die Regelstrecke (A) bildenden Umlenkwalzen (3.1, 3.2)
und Lagerung des Drehrahmens (4) an einem stationären Gestell (5) mit einer Drehachse (6), die
senkrecht steht auf der Warenbahnebene ii der Regelstrecke
(A) und die in Laufrichtung der Warenbahn (1) erste Umlenkwalze (3.1) auf der der zweiten
Umlenkwalze (3.2) abgewandten Seite etwa tangiert, die Videokamera (8) am stationären Gestell
(5) nahe der ersten Umlenkwalze (3.1) angeordnet ist.
10. Bahnlaufregler nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (14) starr mit dem Drehrahmen (4) verbunden ist.
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