DE3539900A1 - Vorrichtung zur steuerung der anhebe- und andruckbewegungen der bandandruckrollen von walzbandwarmhaspeln - Google Patents
Vorrichtung zur steuerung der anhebe- und andruckbewegungen der bandandruckrollen von walzbandwarmhaspelnInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung
der Anhebe- und Andruckbewegungen der Bandandruckrollen von
Walzbandwarmhaspeln mit umlaufendem Haspeldorn in Abhängigkeit von
Signalen, die jeweilige Position der mit dem Haspeldorn auf
umlaufenden vorderen Kante des Walzbandes angeben, durch elek
trohydraulische Positionierung von, die Bandandruckrollen be
tätigenden Kolbenzylinderaggregaten unter gleichzeitiger Kraft
regelung.
Mit Steuervorrichtungen dieser Art sollen die Nachteile be
seitigt werden, die sich beim Anwickeln der ersten Band
windungen auf den Haspeldorn dadurch ergeben, daß die vordere
Kante des Walzbandes in den anschließend auf sie aufgelegten
Folgewindungen eine abgesetzte radiale Erhöhung hervorruft,
die in Folge des hohen Drucks, den die Bandandruckrollen auf
die Bandwindungen ausüben, zu starken Stoßbeanspruchungen des
Haspels und zu Schlagbeanspruchungen der Erhöhungen führt und
weiter dazu, daß in den ersten Windungen des angewickelten
Bandanfangs Markierungen der Oberfläche entstehen, die den
Wert dieses Teils des Bandes bis auf den Schrottwert herabmindern.
Bei einer bekannten Steuervorrichtung (DE-AS 21 58 721) werden
die Andruckrollen während des Anwickelvorgangs um den Betrag
der Banddicke d. h. die Größe der radialen Erhöhung, die die
vordere Bandkante verursacht hat, angehoben, wenn diese Er
höhung unter ihnen durchläuft. Dies wird mit Hilfe eines
Impulsgebers, der mit dem Haspeldorn gekoppelt ist, erreicht,
der einen Impulszähler beeinflußt, der über eine Steuerlogik
Signale für die Steuervorrichtung erzeugt, aufgrund derer
diese die Betätigung der mit der jeweiligen Andruckrolle ver
bundenen Kolbenzylinderaggregate veranlaßt, durch deren An
druckbereich die radiale Erhöhung des entstehenden Bandbundes
durchläuft.
Bei einer weiteren bekannt gewordenen Steuervorrichtung die
ser Art wird der Weg der Bandkante des auf den Haspeldorn auflaufenden
Walzbandes während der Bildung der ersten Windung durch be
rührunglos arbeitende Sensoren erfaßt und mit Hilfe elektronischer
Aufzeichnungseinrichtungen verfolgt und festgehalten. Mit
Hilfe der Aufzeichnungseinrichtungen und diesen nachgeschalte
ten Auswerteinrichtungen wird dann die Positionierung der An
druckrollen gesteuert.
Die Auf- und Abbewegungen der Stellelemente der Kolbenzylinder
aggregate, die die Anhebe- und Andruckbewegungen der Bandan
druckrollen bewirken, werden bei beiden bekannten Steuervor
richtungen über zwei selbständige elektrohydraulische Regel
kreise gesteuert, nämlich einen Positionsregelungskreis und
einen Kraftregelkreis. Die Abhebebewegung der Bandandruckrolle
wird dabei jeweils unter Vorgabe des entsprechenden Positions
wertes über den Positionsregelkreis bewirkt und gesteuert,
während die Andruckbewegung und das anschließende Andrücken,
ebenfalls unter Vorgabe eines Kraftsollwertes über den Kraft
regelkreis bewirkt wird. Während der Positionsregelung bleibt
dabei der Kraftregelkreis geöffnet.
Neben der Notwendigkeit dauernder Umschaltung zwischen Positions
und Kraftregelung innerhalb sehr kurzer Zeitspannen bringt die
se Art der Steuerung den Nachteil mit sich, daß das schnelle
Umschalten Stöße hervorruft, die das dynamische Verhalten
der an dem Bewegungsablauf beteiligten Elemente beein
trächtigt. Während der Positionsregelung ergibt sich eine
weitere Schwierigkeit bei diesen bekannten Steuerungen dann,
wenn diese aufgrund einer Störung keine oder unrichtige
Positioniersignale erhält, da in diesem Fall das Kolben
zylinderaggregat die Position in der es sich gerade befindet
nicht mehr ändert und die z. B. notwendige Ausweichbewegung
nicht mehr ausführt. Es müssen deshalb zusätzliche Überlast
sicherungseinrichtungen vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen
Steuervorrichtungen so zu verbessern, daß diese Nachteile
und Schwierigkeiten beseitigt werden und ggfs. auf die Anordnung
besonderer Überlastsicherungen verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Positionierung bei
der Anhebe- und der Andruckbewegung durch Positionsregelung
mit unterlagerter Kraftregelung bei geschlossen bleibenden
Positions- und Druckregelkreisen durch Vorgabe eines der je
weiligen Andruck- bzw. Anhebeposition der Bandandruckrollen
entsprechenden Positions-Sollwertes unter Festlegung begrenzter
Kraft-Sollwerte für beide Bewegungsrichtungen bewirkt wird.
Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann die Begrenzung des
Kraft-Sollwertes für die Anhebung gleich dem für den Druckregel
kreis einstellbaren Maximalwert sein. Im Kraftregelkreis wird
dem Kraftregler wie die Erfindung vorsieht ein Steilheitsbe
grenzer nachgeordnet.
Mit dieser Ausbildung der Steuervorrichtung wird anders als
bei den bekannten Steuervorrichtungen die Richtungsumkehrung
der Andruckbewegung in die Anhebebewegung und umgekehrt nicht
durch jeweiliges Umschalten zwischen Positions- und Kraftregelung,
sondern durch die gezielte Vorgabe unterschiedlicher Positions
Sollwerte erzwungen. Wenn, wie weiter vorgeschlagen, der
Kraftbegrenzungswert ein maximaler Wert ist, kann die
Anhebebewegung immer ihre volle mögliche Geschwindigkeit erreichen. Die
ständig unterlagerte Kraftregelung verbessert das dynamische
Verhalten der an den Bewegungen beteiligten Elemente. Um
schaltstöße können nicht entstehen, weil beide Regelkreise
ständig geschlossen sind. Bei Ausfall der Positioniersignale
oder bei unrichtigen Signalen reagiert die Steuerung wie
eine Überlastsicherung, denn der unterlagerte Kraftregelkreis
regelt von sich aus denKraft-Istwert stets auf den einge
stellten Begrenzungs-Sollwert. Da die Steuerung hier wie
eine Überlastsicherung wirksam wird, entfällt die Notwendig
keit, die einzelnen Kolbenzylinderaggregate mit besonderen
Überlastsicherungen, wie bspw. pneumatischen Stützzylindern
auszustatten. Schließlich ergibt sich ein weiterer Vorteil
noch dadurch, daß die bisher notwendige Lagerung der Andruck
rollen in einem gegen dem eigentlichen, die Anheb- und Andruck
bewegungen ausführenden Träger schwenkbaren und gegen diesen
elastisch abgestützten Traghebel entfallen kann, da die Arbeits
weise der erfindungsgemäßen Steuerung eine solche Abfederung
nicht nur unnötig macht.
Die Erfindung wird an
hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 die Vorrichtung mit den Betätigungselementen und einem
Schaltschema in schematischer Darstellung und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Stellbewegungen.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ist die, der Übersichtlichkeit
halber, nur allein wiedergegebene Andruckrolle 3 für den
Dorn 2 des (nicht dargestellten) Walzbandwarmhaspels in einem
Schalenträger 1 gelagert, der über die Kolbenstange 4 an das
ortsfest gelagerte Kolbenzylinderaggregat 5 angelenkt ist. Der
Kolben 5 a dieses Kolbenzylinderaggregates 5 ist über die
Hydraulikleitungen 6 und 7 mit Hilfe eines Regelventils 18
doppelseitig mit Druck beaufschlagbar und bewegt so die
Andruckrolle 3. An der Kolbenstange 4 ist ein Weggeber 8
angebracht, mit dem die Istposition Sist der Andruckrolle 3 ge
messen wird. Die Ausgangsseite 9 des Weggebers führt über die
Leitung 10 und deren Zweige 10 a, 10 b zu einem Rechnersystem
11 und zu einem Positionsregler 12, der ebenfalls über eine
Leitung 13 mit dem Rechnersystem verbunden ist. Mittels die
ser Leitung 13 werden vom Rechner 11 dem äußeren Positions-
Regelkreis Sollwerte Ssoll vorgegeben. Dem Positionsregler
12 ist ein für beide Bewegungsrichtungen einstellbarer Kraft-
Sollwertbegrenzer 14 nachgeordnet. Die Ausgangsseite des Kraft-
Sollwertbegrenzers 14 liefert die Kraft Sollwerte Fsoll für
den inneren Kraftregelkreis. Der Kraftistwert Fist wird mittels
der Druckgeber 19 und 20 ermittelt. Der Kraftregler 16, dem ein
Steilheitbegrenzer 17 nachgeschaltet ist, erhält als Eingang
die Differenz zwischen Kraftistwert Fist und Kraftsollwert Fsoll
und steuert das Regelventil 18 an. Der Kraftistwert Fist wird
immer auf den vom äußeren Positionsregelkreis vorgegebenen
Kraftsollwert Fsoll geregelt. Beide Regelkreise sind ständig
geschlossen.
Aus Fig. 2 ergibt sich, daß beide Bewegungen, die Anhebe
bewegung zum schnellen Zurückziehen der Andruckrolle 3 um
das Maß der radialen Erhöhung des wachsenden Bandbundes,
bevor diese den Bereich der Andruckrolle 3 erreicht und das
anschließende Andrücken des Bandes B kurz nachdem die radiale
Erhöhung den Bereich durchlaufen hat in Positionsregelung mit
unterlagerter Kraftregelung erzeugt werden. Dem Positionsregel
kreis wird zunächst der Sollwert 1, der abhängig ist von der
Banddicke und der Kinematik des Andruckrollensystems vor
gegeben. Nach Durchgang der vorderen Bandkante zum Zeitpunkt
t 1 wird der Positions-Sollwert so geändert, daß sich die
Bewegungsrichtung umkehrt. Die Andruckrolle 3 legt sich auf
das Band B. Da der Positions-Sollwert 13 so hoch festgelegt
wurde, daß als Kraftsollwert 15 ständig ein konstanter Wert
ansteht, regelt der innere Kraftregelkreis den Kraftistwert
21 auf diesen konstanten Wert. Das Band B wird also mit einer
definierten Kraft, deren Größe in Abhängigkeit von den je
weiligen Abmessungen und der Formänderungsfestigkeit des
Bandes B festlegbar ist, in Richtung auf den Dorn 2 gedrückt.
Zum Zeitpunkt t 2 wird der Positions-Sollwert dann mit Bezug
auf die hinzukommende Bandwirkung verändert und die nächste
Anhebebewegung eingeleitet. Es ist dazu erforderlich, schon
während der Andruckbewegung den aktuellen Positions-Ist
wert nachzuführen, da von der aktuellen Istposition die
Positionsänderung abgeleitet wird. Berechnung und Vorgabe
dieser sich ändernden Positions-Sollwerte führt der Rech
ner 11 durch. Die weiteren Einstellungen zu den Zeitpunkten
t 3, t₄ und t₅ erfolgen sinngemäß. Die für den Wickelvor
gang weiter notwendigen Verfahrwege, wie z.B. das Abschwen
ken der Andruckrollen 3 nachdem die ersten Windungen auf den
Dorn 2 aufgebracht worden sind in die Endlage und das Anschwen
ken der Andruckrollen 3 in eine Vorposition entsprechend dem
zu erwartenden Fertigdurchmesser des Bundes vor Einlauf des
Bandendes erfolgen ebenfalls in Positionsregelung mit unter
lagerter Kraftregelung über das Regelventil 18.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Steuerung der Anheb- und Andruckbewegungen
der Bandandruckrollen von Walzbandwarmhaspeln mit umlaufen
dem Haspeldorn in Abhängigkeit von Signalen, die die jewei
lige Position der mit dem Haspeldorn umlaufenden Vorderkante
des Walzbandes angeben, durch elektrohydraulische Positio
nierung von die Bandandruckrollen betätigenden Kolbenzylinder
aggregaten unter gleichzeitiger Kraftregelung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Positionierung bei der Anheb- und der Andruckbewe
gung durch Positionsregelung mit unterlagerter Kraftregelung
bei geschlossen bleibenden Positionier- und Kraftregelkreisen
durch Vorgabe eines der jeweiligen Andruck- bzw. Anhebe-
Position der Bundandruckrollen entsprechenden Position-
Sollwertes unter Festlegung begrenzter Kraft-Sollwerte für
beide Bewegungsrichtungen bewirkt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Begrenzung des Kraft-Sollwertes für die Anhebebewe
gung gleich dem, in dem Kraftregelkreis einstellbaren,
Maximalwert ist.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2,
gekennzeichnet durch
einen im Druckregelkreis dem Kraftregler (16) nachgeordneten
richtungsabhängigen Steilheitsbegrenzer (17).
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