DE3905402A1 - ARRANGEMENT FOR ACCELERATING A REPLACEMENT REEL - Google Patents
ARRANGEMENT FOR ACCELERATING A REPLACEMENT REELInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle in Abwickeleinrichtungen für bahnförmiges Gut bei bahnenverarbeitenden Maschinen, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschinen.The invention relates to an arrangement for accelerating a replacement winding roll in unwinding devices for web-shaped Good for web processing machines, especially Web-fed rotary printing machines.
In Abwickeleinrichtungen mit automatischem Rollenwechsel wird zur Festlegung von Einsatzpunkten von Rollenwechselschritten u. a. die erforderliche Zeit für die Beschleunigung der Ersatz-Wickelrolle von Null auf Bahngeschwindigkeit benötigt. Diese Zeit wird bei einer bekannten Steueranordnung (DE-PS 26 19 236) fest vorgegeben. Aus den nachfolgend genannten Gründen sollte jedoch die erforderliche Beschleunigungszeit möglichst genau vorliegen. Bei einer zu groß bemessenen Beschleunigungszeit führt die auf die Bahngeschwindigkeit der Druckmaschine beschleunigte Ersatz-Wickelrolle bis zum Ablauf dieser Zeit zusätzliche weitere Drehungen aus. Dies erhöht die Gefahr, daß sich die für die Klebung vorbereitete Klebespitze von der Wickelrolle löst und eine Fehlklebung erfolgt oder der Rollenwechselvorgang abgebrochen und die Anklebung von Hand ausgeführt werden muß. Ist dagegen die tatsächlich benötigte Beschleunigungszeit größer als die vorgesehene, so wird der sich an das Beschleunigen anschließende Klebevorgang verspätet eingeleitet, was zur Folge haben kann, daß der Rollenrest der sich abwickelnden alten Wickelrolle vor Ausführung der Anklebung aufgebraucht ist und die automatische Anklebung mißlingt. In allen Fällen ergeben sich Maschinenstillstände und Makulatur.In unwinders with automatic reel changes is used to determine the starting points for roll change steps u. a. the time required for acceleration the replacement winding roll from zero to web speed needed. This time is used in a known control arrangement (DE-PS 26 19 236) fixed. From the following reasons mentioned should however be necessary Acceleration time is as accurate as possible. At a Acceleration time that is too large leads to the Printing machine web speed accelerated Replacement winding roll until the end of this time additional more turns. This increases the risk that the adhesive tip prepared for gluing from the The winding roll loosens and there is a misstitch or Roll change process canceled and the gluing of Hand must be executed. But it is actually required acceleration time greater than the intended, so will the one following the acceleration Gluing process initiated late, which can result can that the remainder of the unwinding old Wrapping roll used up before applying the adhesive and the automatic gluing fails. In all There are machine downtimes and waste.
Vorteilhaft ist an Abwickeleinrichtungen auch die Kenntnis des Massenträgheitsmomentes der Ersatz-Wickelrolle. Gemäß der EP-Anmeldung 18 555 wird dieses aus der gemessenen Zeit für die Beschleunigung der Ersatz-Wickelrolle auf Bahngeschwindigkeit errechnet. Dabei ist nachteilig, daß das Trägheitsmoment zur Erzielung eines geregelten Bremsmomentes der Ersatz-Wickelrolle im Falle einer Stopbremsung während des Beschleunigungsvorganges noch nicht zur Verfügung steht. So wird bei der Stopbremsung einer kleinen Wickelrolle mit einem unnötig großen Bremsmoment bei Anordnungen mit Gurtantrieb die Klebespitze und bei Anordnungen mit Zentrumantrieb die Hülse am Konus stark belastet. Im ersteren Fall droht die Verschiebung der Klebespitze und in deren Folge eine Fehlklebung. Der zweite Fall kann durch Beschädigung der Wickelhülse einen Weiterdruck mit verminderter Bahngeschwindigkeit erfordern oder sogar zur Aussonderung dieser Rolle mit einhergehender Druckunterbrechung führen. Nachteilig ist weiterhin, daß die Beschleunigung der Ersatz-Wickelrollen mit konstantem Drehmoment erfolgt. Bei einer kleinen Ersatz-Wickelrolle wird dadurch die Klebespitze stark belastet, was zu deren Abheben mit den bereits genannten Folgen führen kann.The unwinding device is also advantageous Knowledge of the moment of inertia of the replacement winding roll. According to EP application 18 555, this is from the measured time for the acceleration of the Replacement winding roll calculated on web speed. It is disadvantageous that the moment of inertia Achieving a regulated braking torque of the replacement winding roll in the event of stop braking during the Acceleration process not yet available stands. So the stop braking becomes a small one Winding roll with an unnecessarily large braking torque for arrangements with belt drive the adhesive tip and in the case of arrangements with a central drive, the sleeve on the cone heavily burdened. In the former case there is a risk of postponement of the adhesive tip and, as a result, incorrect gluing. The the second case can result from damage to the winding tube Require further printing with reduced web speed or even to separate out this role with accompanying Interrupt printing. Another disadvantage is that the acceleration of the replacement winding rolls with constant Torque occurs. With a small replacement winding roll the adhesive tip is heavily loaded, which leads to their Taking off can lead to the consequences already mentioned.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Anordnung zu schaffen, die Fehlklebungen vermeiden und so den Anfall von Makulatur und Maschinenstillstandszeiten senkt.The invention aims to provide an arrangement create, avoid the incorrect sticking and so the seizure of waste and machine downtimes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle in Abwickeleinrichtungen für bahnförmiges Gut mit einem geregelten Antrieb für die Ersatz-Wickelrolle, einem Meßwertgeber für deren Umfangsgeschwindigkeit sowie einer Rechen- und Speichereinheit, die von Meßwertgebern für die Umfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der Ersatz-Wickelrolle sowie einem Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit gespeist wird, und einer Regeleinrichtung mit einem ihr nachgeschalteten Drehzahlsteller, der mit dem Stellglied des Antriebes in Verbindung steht, zu schaffen, die die rechtzeitige Ermittlung der Beschleunigungszeit der Ersatz-Wickelrolle sowie deren Massenträgheitsmomentes gewährleistet und die Klebespitze schont.The invention has for its object an arrangement to accelerate a replacement winding roll in Unwinding devices for sheet-like goods with one regulated drive for the replacement winding reel, one Transducers for their peripheral speed as well a computing and storage unit used by sensors for the peripheral speed and speed of the replacement winding roll and a transmitter for the Web speed is fed, and a control device with a downstream speed controller, which is connected to the actuator of the drive, to create the timely determination of the Acceleration time of the replacement winding roll and its Mass moment of inertia guaranteed and the Glue tip protects.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Meßwertgeber für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrolle ein Differenzierglied speist, das ausgangsseitig mit dem Istwerteingang eines Vergleichsgliedes in Verbindung steht, dessen Sollwerteingang mit einem Sollwertgeber und dessen Ausgang mit der Regeleinrichtung verbunden ist, und ein Stromwandler im Strompfad des Stellgliedes des Antriebes und der Sollwertgeber auf die Rechen- und Speichereinheit geschaltet sind.According to the invention the object is achieved in that the Sensor for the peripheral speed of the replacement winding roll a differentiator that feeds on the output side with the actual value input of a comparison element is connected, whose setpoint input with a Setpoint generator and its output with the control device is connected, and a current transformer in the current path of the Actuator of the drive and the setpoint generator the computing and storage unit are switched.
Dadurch werden alle Ersatz-Wickelrollen unabhängig von ihrer Größe bzw. ihrem Massenträgheitsmoment mit immer der gleichen, vorwählbaren, konstant gehaltenen Tangentialbeschleunigung beschleunigt. Dies ermöglicht es, die erforderliche Beschleunigungszeit der Ersatz-Wickelrolle zu beliebigem Zeitpunkt zur vorhandenen Bahngeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine nach sehr einfacher mathematischer Beziehung exakt zu berechnen. Die somit rechtzeitig ermittelte Beschleunigungszeit gestattet es, den Beschleunigungsbeginn der Ersatz-Wickelrolle optimal festzulegen, so daß verhindert wird, daß die beschleunigte Rolle bis zur Klebung unnötige Drehungen ausführt oder die Rolle zu spät die Bahngeschwindigkeit erreicht und die alte Rolle vor Ausführung der Klebung aufgebraucht ist. Es werden dadurch Fehlklebungen mit Makulaturanfall und Maschinenstillstandszeiten vermieden.This makes all replacement winding rolls independent of their size or their moment of inertia with always the same, preselectable, kept constant Accelerated tangential acceleration. this makes possible it, the required acceleration time of the replacement winding roll at any time to the existing one Web speed of the processing machine after very simple mathematical relationship to calculate exactly. The acceleration time determined in time allows the acceleration of the replacement winding roll to begin optimally set so that it is prevented that the accelerated roll up to glue is unnecessary Turns or the roll late the web speed reached and the old role before execution the adhesive is used up. It will Incorrect gluing with waste and machine downtimes avoided.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es weiterhin, zu Beginn des Beschleunigungsvorganges das Massenträgheitsmoment der Ersatz-Wickelrolle zu bestimmen. Damit ist im Falle einer Stopbremsung während des Hochlaufes das Bremsmoment in Abhängigkeit vom Massenträgheitsmoment dosierbar. Bei einer kleinen Wickelrolle wird dabei bei Umfangsantrieb die Klebespitze und bei Zentrumantrieb die Wickelhülse geschont und das Risiko zu Fehlklebungen, Maschinenstillstandzeiten, verminderter Druckgeschwindigkeit oder Rollenaussonderung gesenkt. Aus dem Massenträgheitsmoment ist auch einfach die Rollenmasse ermittelbar und steht z. B. zur Prozeßdatenerfassung der Verarbeitungsmaschine zur Verfügung.The arrangement according to the invention also makes it possible to Start of the acceleration process Determine the moment of inertia of the replacement winding roll. This is in the event of a stop braking during startup the braking torque depending on the moment of inertia meterable. With a small winding roll, Circumferential drive the adhesive tip and with central drive the Protected winding sleeve and the risk of incorrect sticking, Machine downtimes, reduced printing speed or role selection lowered. From the moment of inertia is also easy to determine the roll mass and stands z. B. for process data acquisition Processing machine available.
Schließlich bringt das Beschleunigen aller Ersatz-Wickelrollen mit gleicher Tangentialbeschleunigung den Vorteil, daß auch bei kleinen Wickelrollen die Klebespitze keiner erhöhten Trägheitskraft und damit der Gefahr des Abhebens ausgesetzt wird.Finally, accelerating all the replacement winding rolls brings with the same tangential acceleration Advantage that even with small winding rolls Adhesive tip no increased inertia and thus the Risk of lifting.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is intended to some of the following Embodiments are explained in more detail.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen die Blockschaltbilder von Anordnungen zum Beschleunigen von Ersatz-Wickelrollen, und zwar zeigtThe associated drawings show the block diagrams of arrangements for accelerating replacement winding rolls, and shows
Fig. 1: eine Anordnung mit Gurtantrieb; Fig. 1: an arrangement with belt drive;
Fig. 2: eine Anordnung mit Zentrumantrieb; FIG. 2 shows an arrangement with a center drive;
Die in Fig. 1 dargestellte Beschleunigungsanordnung enthält einen zweiarmigen Rollenständer 1, der die alte Wickelrolle 2 und die Ersatz-Wickelrolle 3 trägt. Von der alten Wickelrolle 2 wird die Materialbahn 4 abgewickelt und der Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Druckmaschine, zugeführt. Die Bahn treibt dabei eine Bahnleitwalze 5 mit einem Bahnimpulsgeber 6 an, der an eine Rechen- und Speichereinheit 7 angeschlossen ist. Jeder Arm des Rollenständers 1 trägt einen Umdrehungsimpulsgeber 8; 9, der pro Rollenumdrehung einen Impuls abgibt. Mittels einer Umschalteinrichtung 10 wird jeweils der zur Ersatz-Wickelrolle gehörige Umdrehungsimpulsgeber, in der Zeichnung also der Umdrehungsimpulsgeber 8, mit der Rechen- und Speichereinheit 7 verbunden. An der Ersatz-Wickelrolle 3 liegt ein Antriebsgurt 11 an, der mit einem Gleichstrommotor 12 in Antriebsverbindung steht. Mit letzterem sind weiterhin ein Tachogenerator 13 und ein Umfangsimpulsgeber 14 gekuppelt. Während der Umfangsimpulsgeber 14 auf die Rechen- und Speichereinheit 7 geschaltet ist, speist der Tachogenerator 13 ein Differenzierglied 15, das ausgangsseitig mit dem Istwerteingang eines Vergleichsgliedes 16 verbunden ist. Der Sollwerteingang des Vergleichsgliedes 16 steht mit der Rechen- und Speichereinheit 7, der Ausgang mit einer Regeleinrichtung 17 in Verbindung. Letzterer ist ein Drehzahlsteller 18 nachgeschaltet, dessen Ausgang auf den Gleichstrommotor 12 als Stellglied geführt ist. Im Ankerstromkreis des Gleichstrommotors 12 liegt ein Stromwandler 19, der unter Zwischenschaltung eines Strom-Spannungs-Wandlers 20 auf die Rechen- und Speichereinheit 7 geschaltet ist. Letztere ist weiterhin mit der Regeleinrichtung 17 verbunden.The acceleration arrangement shown in Fig. 1 contains a two-armed reel stand 1 , which carries the old reel 2 and the replacement reel 3 . The material web 4 is unwound from the old winding roll 2 and fed to the processing machine, for example a printing machine. The web drives a web guide roller 5 with a web pulse generator 6 , which is connected to a computing and storage unit 7 . Each arm of the roll stand 1 carries a rotation pulse generator 8 ; 9 , which gives one impulse per roll revolution. By means of a switching device 10 , the rotation pulse generator belonging to the replacement winding roll, that is to say in the drawing the rotation pulse generator 8 , is connected to the computing and storage unit 7 . On the replacement winding roll 3 is a drive belt 11 which is in drive connection with a DC motor 12 . A tachometer generator 13 and a circumferential pulse generator 14 are also coupled to the latter. While the circumferential pulse generator 14 is connected to the computing and storage unit 7 , the tachometer generator 13 feeds a differentiating element 15 , which is connected on the output side to the actual value input of a comparison element 16 . The setpoint input of the comparator 16 is connected to the computing and storage unit 7 , the output to a control device 17 . The latter is followed by a speed controller 18 , the output of which is led to the DC motor 12 as an actuator. In the armature circuit of the DC motor 12 there is a current converter 19 which is connected to the computing and storage unit 7 with the interposition of a current-voltage converter 20 . The latter is also connected to the control device 17 .
Bei den weiteren Erklärungen haben die verwendeten Formelzeichen folgende Bedeutung:In the further explanations, the used Formula symbols have the following meaning:
a t Tangentialbeschleunigung
a tBr Tangentialverzögerung
D Durchmesser der Ersatz-Wickelrolle
f Funktion
I M Ankerstrom des Beschleunigungsmotors
J Z Massenträgheitsmoment des Zentrumantriebs
J G Massenträgheitsmoment des Gurtantriebes
J K Massenträgheitsmoment der Rollenlagerung (Konus)
J R Massenträgheitsmoment der Ersatz-Wickelrolle
K₁ bis K₉ Konstante
M AG Antriebsmoment bei Gurtantrieb
M AZ Antriebsmoment bei Zentrumantrieb
M BrG Bremsmoment für Gurtbremsung
M BrZ Bremsmoment für Zentrumbremsung
M R Reibungsmoment der Rollenlagerung
M RG Reibungsmoment des Gurtantriebes
m Masse der Ersatz-Wickelrolle
N Umfangsweg pro Umfangsimpuls
n Drehzahl des Beschleunigungsmotors
S Bahnweg pro Bahnimpuls
T v Zeitintervall
t a Beschleunigungszeit
v B Bahngeschwindigkeit
v U Umfangsgeschwindigkeit
Z B Anzahl von Bahnimpulsen
Z D Anzahl von Umdrehungsimpulsen
Z U Anzahl von Umfangsimpulsen
ω Winkelgeschwindigkeit des Beschleunigungsmotors a t Tangential acceleration
a tBr tangential deceleration
D Diameter of the replacement winding roll
f function
I M armature current of the acceleration motor
J Z moment of inertia of the central drive
J G moment of inertia of the belt drive
J K moment of inertia of the roller bearing (cone)
J R Mass moment of inertia of the replacement winding roll
K ₁ to K ₉ constant
M AG drive torque with belt drive
M AZ drive torque with central drive
M BrG braking torque for belt braking
M BrZ braking torque for center braking
M R friction torque of the roller bearing
M RG Frictional torque of the belt drive
m Mass of the replacement winding roll
N circumferential path per circumferential pulse
n Speed of the acceleration motor
S path per path impulse
T v time interval
t a acceleration time
v B path speed
v U peripheral speed
Z B Number of path impulses
Z D Number of revolution pulses
Z U Number of circumferential pulses
ω angular velocity of the acceleration motor
Im Verlaufe eines nicht näher zu beschreibenden Rollenwechselvorganges ist die Ersatz-Wickelrolle 3 an die Materialbahn 4 der zu Ende gehenden alten Wickelrolle 2 anzukleben. Hierzu wird die Ersatz-Wickelrolle 3 mittels des Gleichstrommotors 12 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit v U von Null auf die Materialbahngeschwindigkeit v B beschleunigt. Dies erfolgt mit konstanter Tangentialbeschleunigung a t, die in Verkörperung einer Spannung am Vergleichsglied 16 vorgegeben wird. Dieser Sollwert ist in die Rechen- und Speichereinheit 7 eingespeichert. Es kann auch ein anderer Sollwertgeber, beispielsweise ein Potentiometer, eingesetzt werden, das mit der Rechen- und Speichereinheit 7 und dem Vergleichsglied 16 verbunden ist. Der Istwert der Tangentialbeschleunigung wird als Spannungswert durch Differenzieren der Spannung des Tachogenerators 13 nach der Zeit im Differenzierglied 15 gewonnen und dem Vergleichsglied 16 zugeführt. Mit der dort ermittelten Sollwertabweichung wird in der Regeleinrichtung 17 eine Stellgröße abgeleitet. Der damit beauflagte Drehzahlsteller 18 führt eine entsprechende Änderung der Drehzahl des Gleichstrommotors 12 herbei.In the course of a roll changing process that cannot be described in detail, the replacement winding roll 3 is to be glued to the material web 4 of the old winding roll 2 that is coming to an end. For this purpose, the replacement winding roll 3 is accelerated by the DC motor 12 in its peripheral speed v U from zero to the material web speed v B. This takes place with constant tangential acceleration a t , which is specified in the embodiment of a voltage at the comparison element 16 . This setpoint is stored in the computing and storage unit 7 . Another setpoint generator, for example a potentiometer, can also be used, which is connected to the computing and storage unit 7 and the comparison element 16 . The actual value of the tangential acceleration is obtained as a voltage value by differentiating the voltage of the tachometer generator 13 according to the time in the differentiating element 15 and fed to the comparison element 16 . A control variable is derived in the control device 17 with the setpoint deviation determined there. The speed controller 18 that is brought about brings about a corresponding change in the speed of the DC motor 12 .
Auf Grund des bei konstanter tangentialer Beschleunigung linearen Zusammenhangs der Umfangsgeschwindigkeitserhöhung pro Zeiteinheit ergibt sich die erforderliche Beschleunigungszeit t a der Ersatz-Wickelrolle 3 aus der BeziehungOn the basis of the linear relationship of the increase in peripheral speed per unit of time with a constant tangential acceleration, the required acceleration time t a of the replacement winding roll 3 results from the relationship
bzw.respectively.
t a = K₁ · v B (2) t a = K ₁ · v B (2)
mitWith
als Konstante.as a constant.
Die Bahngeschwindigkeit v B wird in der Rechen- und Speichereinheit 7 aus der Anzahl von Bahnimpulsen Z B des Bahnimpulsgebers 6 über ein vorgegebenes Zeitintervall T v und dem Bahnweg S pro Bahnimpuls nach der GleichungThe web speed v B is calculated in the computing and storage unit 7 from the number of web pulses Z B of the web pulse generator 6 over a predetermined time interval T v and the web path S per web pulse according to the equation
ermittelt.determined.
Für das Antriebsmoment M AG des Beschleunigungsmotors bei Gurtantrieb gilt:The following applies to the drive torque M AG of the accelerator motor with belt drive:
mitWith
Aus Gleichung (5) ergibt sich das Massenträgheitsmoment J R der Ersatz-Wickelrolle 3 zuThe mass moment of inertia J R of the replacement winding roll 3 results from equation (5)
Dabei ist das Antriebsmoment M AG eine bekannte Funktion des Ankerstromes I M des Gleichstrommotors 12,The drive torque M AG is a known function of the armature current I M of the DC motor 12 ,
M AG = f (I M). M AG = f (I M ).
Der Wert des Ankerstromes I M wird vom Stromwandler 19 geliefert und mittels des Strom-Spannungs-Wandlers 20 in eine Spannung umgeformt der Rechen- und Speichereinheit 7 zugeführt.The value of the armature current I M is supplied by the current converter 19 and, by means of the current-voltage converter 20, converted into a voltage and fed to the computing and storage unit 7 .
Mit Gleichung (8) und den KonstantenWith equation (8) and the constants
K₇ = J K (13) K ₇ = J K (13)
läßt sich Gleichung (7) umformen zuequation (7) can be transformed
Die Konstanten stehen abrollungsspezifisch fest, ebenso steht die Funktion des Ankerstromes fest, und die Tangentialbeschleunigung a t ist vorgegeben. Der Anfangsdurchmesser D der Ersatz-Wickelrolle 3 wird bei ihrer ersten Drehung aus der Anzahl von Umfangsimpulsen Z U des Umfangsimpulsgebers 15 zwischen 2 Impulsen Z D des Umdrehungsimpulsgebers 8 und dem Umfangsweg N pro Umfangsimpuls nach der GleichungThe constants are specific to the roll, the function of the armature current is also fixed, and the tangential acceleration a t is specified. The initial diameter D of the replacement winding roll 3 is the first time it rotates from the number of circumferential pulses Z U of the circumferential pulse generator 15 between two pulses Z D of the revolution pulse generator 8 and the circumferential path N per circumferential pulse according to the equation
in der Rechen- und Speichereinheit 7 ermittelt. Somit kann nunmehr mittels letzterer das Massenträgheitsmoment J R errechnet werden.determined in the computing and storage unit 7 . Thus, the mass moment of inertia J R can now be calculated by means of the latter.
Zum gleichen Zeitpunkt ist auch die Masse m der Ersatz-Wickelrolle errechenbar zuAt the same time, the mass m of the replacement winding roll can also be calculated
und kann beispielsweise für Prozeßdaten der Verarbeitungsmaschine verwertet werden.and can be used, for example, for process data Processing machine can be used.
Mit dem Vorliegen des Massenträgheitsmomentes J R ist analog den beim Beschleunigen wirkenden Komponenten das Bremsmoment M BrG für Gurtbremsung der Ersatz-Wickelrolle errechenbar zuWith the presence of the moment of inertia J R , the braking torque M BrG for belt braking of the replacement winding reel can be calculated analogously to the components acting during acceleration
wobei die Tangentialverzögerung a tBr vorgegeben wird. Im Falle einer Stopbremsung wird das von der Rechen- und Speichereinheit 7 errechnete Bremsmoment M BrG in Form einer Spannung der Regeleinrichtung 15 zugeführt. Letztere bricht daraufhin die Beschleunigungsregelung der Ersatz-Wickelrolle 3 ab und steuert den Drehzahlsteller 18 derart an, daß der im Vierquadrantenbetrieb arbeitende Gleichstrommotor 12 das Bremsmoment erzeugt. the tangential deceleration a tBr is specified. In the event of stop braking, the braking torque M BrG calculated by the computing and storage unit 7 is supplied to the control device 15 in the form of a voltage. The latter then stops the acceleration control of the replacement winding roll 3 and controls the speed controller 18 in such a way that the four-quadrant DC motor 12 generates the braking torque.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Beschleunigung der Ersatz-Wickelrolle mittels Motor. Die Erfindung kann beispielsweise auch angewendet werden, wenn der Antrieb der Ersatz-Wickelrolle vom Hauptantrieb der Verarbeitungsmaschine z. B. über eine Elektrokupplung als Stellglied erfolgt. Es sind dann die entsprechende Abhängigkeit des von der Kupplung übertragenen Drehmomentes vom Erregerstrom und die vom Anteil der Kupplung am Trägheitsmoment J G veränderte Konstante K₅ in die Rechen- und Speichereinheit einzugeben.In the exemplary embodiment, the replacement winding roller is accelerated by means of a motor. The invention can also be applied, for example, when the drive of the replacement winding roll from the main drive of the processing machine, for. B. via an electric clutch as an actuator. The corresponding dependency of the torque transmitted by the clutch on the excitation current and the constant K ₅ changed by the portion of the clutch in the moment of inertia J G must then be entered into the computing and storage unit.
In Fig. 2 ist eine Beschleunigungsanordnung dargestellt, die einen zweiarmigen Rollenständer 21 enthält. Letzterer trägt die alte Wickelrolle 22 und die Ersatz-Wickelrolle 23. Von der alten Wickelrolle 22 wird die Materialbahn 24 abgewickelt und u. a. über die Bahnleitwalze 25 geführt, die einen an eine Rechen- und Speichereinheit 26 angeschlossenen Bahnimpulsgeber 27 trägt. An der Wickelrollenspindel 28 der Ersatz-Wickelrolle 23 greift ein Gleichstrommotor 29, an der Wickelrollenspindel 30 der alten Wickelrolle 22 ein Gleichstrommotor 31 an. Jeder Arm des Rollenständers 21 trägt einen Umdrehungsimpulsgeber 32; 33, der pro Rollenumdrehung einen Impuls abgibt. Mittels Umschalteinrichtungen 34; 35 werden jeweils der zur Ersatz-Wickelrolle gehörige Gleichstrommotor und Umdrehungsimpulsgeber wirksam. Dabei wird in Fig. 2 der Umdrehungsimpulsgeber 32 mit der Rechen- und Speichereinheit 26 und der Gleichstrommotor 29 mit dem Ausgang eines Drehzahlstellers 36 verbunden. Am Mantel der Ersatz-Wickelrolle 23 liegt eine Rolle 37 an, mit der ein an die Rechen- und Speichereinheit 26 angeschlossener Umfangsimpulsgeber 38 und ein Tachogenerator 39 gekuppelt sind. Letzterer speist ein Differenzierglied 40. Sein Ausgang ist auf den Istwerteingang eines Vergleichsgliedes 41 geführt, dessen Sollwerteingang mit der Rechen- und Speichereinheit 26 und dessen Ausgang mit einer Regeleinrichtung 42 in Verbindung steht. Der Ausgang letzterer ist auf den Drehzahlsteller 36 geführt. Im Ankerstrompfad für die Gleichstrommotoren 29; 31 liegt ein Stromwandler 43, der unter Zwischenschaltung eines Strom-Spannungs-Wandlers 44 mit der Rechen- und Speichereinheit 26 verbunden ist. Mit letzterer steht weiterhin die Regeleinrichtung 42 in Verbindung.In FIG. 2, an acceleration device is shown that includes a two-armed roller stand 21. The latter carries the old winding roll 22 and the replacement winding roll 23 . The material web 24 is unwound from the old winding roll 22 and guided, inter alia, over the web guide roller 25 , which carries a web pulse generator 27 connected to a computing and storage unit 26 . A DC motor 29 engages the winding roller spindle 28 of the replacement winding roller 23 , and a DC motor 31 acts on the winding roller spindle 30 of the old winding roller 22 . Each arm of the roll stand 21 carries a rotation pulse generator 32 ; 33 , which gives one impulse per roller revolution. By means of switching devices 34 ; 35 , the DC motor and revolution pulse generator belonging to the replacement winding reel become effective. In this case, the rotation encoder 32 to the computing and storage unit 26 and the DC motor 29 is connected to the output of a speed controller 36 in FIG. 2. On the jacket of the replacement winding roll 23 there is a roll 37 with which a circumferential pulse generator 38 connected to the computing and storage unit 26 and a tachometer generator 39 are coupled. The latter feeds a differentiator 40 . Its output leads to the actual value input of a comparison element 41 , the setpoint input of which is connected to the computing and storage unit 26 and the output of which is connected to a control device 42 . The output of the latter is guided to the speed controller 36 . In the armature current path for the DC motors 29 ; 31 is a current converter 43 , which is connected to the computing and storage unit 26 with the interposition of a current-voltage converter 44 . The control device 42 is still connected to the latter.
Im Verlaufe des Rollenwechselvorganges ist die Ersatz-Wickelrolle 23 an die Materialbahn 24 der zu Ende gehenden alten Wickelrolle 22 anzukleben. Hierzu wird die Ersatz-Wickelrolle 23 mittels des Gleichstrommotors 29 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit v U von Null auf die Materialbahngeschwindigkeit v B beschleunigt. Dies erfolgt mit konstanter Tangentialbeschleunigung a t, die in Verkörperung einer Spannung am Vergleichsglied 41 vorgegeben wird. Als Sollwertgeber fungiert die Rechen- und Speichereinheit 26, in die der Sollwert der Tangentialbeschleunigung a t eingespeichert ist. Der Istwert der Tangentialbeschleunigung wird als Spannungswert durch Differenzieren der Spannung des Tachogenerators 39 nach der Zeit im Differnzierglied 40 gewonnen und dem Vergleichsglied 41 zugeführt. Mit der dort ermittelten Sollwertabweichung wird in der Regeleinrichtung 42 eine Stellgröße abgeleitet. Der damit beauflagte Drehzahlsteller 36 führt eine entsprechende Änderung der Drehzahl des Gleichstrommotors 29 herbei.In the course of the roll change process, the replacement winding roll 23 is to be glued to the material web 24 of the old winding roll 22 which is coming to an end. For this purpose, the replacement winding roll 23 is accelerated by the direct current motor 29 in its peripheral speed v U from zero to the material web speed v B. This takes place with constant tangential acceleration a t , which is specified in the embodiment of a voltage at the comparator 41 . The computing and storage unit 26 , in which the target value of the tangential acceleration a t is stored, functions as the target value generator. The actual value of the tangential acceleration is obtained as a voltage value by differentiating the voltage of the tachometer generator 39 according to the time in the differentiating element 40 and fed to the comparing element 41 . A control variable is derived in the control device 42 with the setpoint deviation determined there. The speed controller 36 that is brought about brings about a corresponding change in the speed of the DC motor 29 .
Für die Ermittlung der Bescheunigungszeit t a der Ersatz-Wickelrolle 23 gilt analog dem ersten Ausführungsbeispiel die Gleichung (2)For the determination of the acceleration time t a of the replacement winding roll 23 , equation (2) applies analogously to the first exemplary embodiment.
t a = K₁ · v B (2) t a = K ₁ · v B (2)
mitWith
als Konstante.as a constant.
Analog wird auch die Bahngeschwindigkeit v B nach Gleichung (4)The path velocity v B is also analogous according to equation (4)
aus der Anzahl von Bahnimpulsen Z B des Bahnimpulsgebers 27 über ein vorgegebenes Zeitintervall T v und dem Bahnweg S pro Bahnimpuls ermittelt.determined from the number of path pulses Z B of the path pulse generator 27 over a predetermined time interval T v and the path path S per path pulse.
Für das Antriebsmoment M AZ des Beschleunigungsmotors bei Zentrumantrieb giltThe following applies to the drive torque M AZ of the acceleration motor with central drive
Aus Gleichung (19) ergibt sich das Massenträgheitsmoment J R der Ersatz-Wickelrolle 23 zuThe mass moment of inertia J R of the replacement winding roll 23 results from equation (19)
Dabei ist das Antriebsmoment M AZ eine bekannte Funktion des Ankerstromes I M des Gleichstrommotors 29 The drive torque M AZ is a known function of the armature current I M of the DC motor 29
M AZ = f (I M) (20) M AZ = f (I M ) (20)
Der Wert des Ankerstromes I M wird vom Stromwandler 43 geliefert und mittels des Strom-Spannungs-Wandlers 44 in eine Spannung umgeformt der Rechen- und Speichereinheit 26 zugeführt. The value of the armature current I M is supplied by the current converter 43 and, by means of the current-voltage converter 44, converted into a voltage and fed to the computing and storage unit 26 .
Mit Gleichung (20) und den KonstantenWith equation (20) and the constants
K₉ = J Z + J K (22) K ₉ = J Z + J K (22)
läßt sich Gleichung (19) umformen zuequation (19) can be transformed
Die Konstanten K₈ und K₉ stehen abrollungsspezifisch fest, ebenso steht die Funktion des Ankerstromes fest, und die Tangentialbeschleunigung a t ist vorgegeben. Der Anfangsdurchmesser D der Ersatz-Wickelrolle 23 wird wie bei der Beschleunigungsvorrichtung mit Gurtantrieb während der ersten Rollendrehung nach Gleichung (15)The constants K ₈ and K ₉ are specific to the roll, the function of the armature current is also fixed, and the tangential acceleration a t is specified. The initial diameter D of the replacement winding roll 23 is, as in the belt-driven accelerator, during the first roll rotation according to equation (15)
aus der Anzahl von Umfangsimpulsen Z U des Umfangsimpulsgebers 38 zwischen 2 Impulsen Z D des Umdrehungsimpulsgebers 32 und dem Umfangsweg N pro Umfangsimpuls in der Rechen- und Speichereinheit 26 ermittelt. Somit kann nunmehr mittels letzterer nach Gleichung (23) das Massenträgheitsmoment J R errechnet werden.determined from the number of circumferential pulses Z U of the circumferential pulse generator 38 between 2 pulses Z D of the revolution pulse generator 32 and the circumferential path N per circumferential pulse in the computing and storage unit 26 . Thus, the mass moment of inertia J R can now be calculated using the latter according to equation (23).
Zum gleichen Zeitpunkt ist auch die Masse m der Ersatz-Wickelrolle 23 errechenbar nach Gleichung (16)At the same time, the mass m of the replacement winding roll 23 can also be calculated according to equation (16)
Mit dem Vorliegen des Massenträgheitsmoments J R ist analog den beim Beschleunigen wirkenden Komponenten das Bremsmoment M BrZ für Zentrumbremsung der Ersatz-Wickelrolle 23 errechenbar zuWith the presence of the moment of inertia J R , the braking torque M BrZ for center braking of the replacement winding roller 23 can be calculated analogously to the components acting during acceleration
wobei die Tangentialverzögerung a tBr vorgegeben wird. Im Falle einer Stopbremsung wird das von der Rechen- und Speichereinheit 26 errechnete Bremsmoment M BrZ in Form einer Spannung der Regeleinrichtung 42 zugeführt. Letztere bricht daraufhin die Beschleunigungsregelung der Ersatz-Wickelrolle 23 ab und steuert den Drehzahlsteller 36 derart an, daß der im Vierquadrantenbetrieb arbeitende Gleichstrommotor 29 das Bremsmoment erzeugt.the tangential deceleration a tBr is specified. In the event of stop braking, the braking torque M BrZ calculated by the computing and storage unit 26 is supplied to the control device 42 in the form of a voltage. The latter then aborts the acceleration control of the replacement winding roll 23 and controls the speed controller 36 in such a way that the four-quadrant DC motor 29 generates the braking torque.
In den Ausführungsbeispielen tragen die Rollenständer jeweils zwei Arme. Die Erfindung ist ebenso an dreiarmigen Rollenständern anwendbar.In the exemplary embodiments, the roll stands bear two arms each. The invention is also on three-armed roller stands applicable.
Weiterhin kann unter Benutzung der Erfindung die Rechen- und Speichereinheit auch von analogen Meßwertgebern gespeist werden. Auch kann der Meßwertgeber für die Drehzahl der Ersatz-Wickelrolle eine Impulsfolge pro Umdrehung abgeben, wobei dann in Formel (15) noch das Verhältnis der Impulse pro Umdrehung und der ausgewerteten Impulse als Faktor eingeht. Ebenso ist zur Ansteuerung des Differenziergliedes ein digitaler Geber einsetzbar, erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung eines Digital-Analog-Wandlers. Auch können das Differenzierglied und die Rechen- und Speichereinheit an einen gemeinsamen Meßwertgeber für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrolle gelegt werden. Furthermore, using the invention Computing and storage unit also from analog Sensors are fed. He can also Sensor for the speed of the replacement winding roll give a pulse train per revolution, then in Formula (15) still the ratio of the impulses per Revolution and the evaluated impulses as a factor comes in. It is also used to control the differentiator a digital encoder can be used, if necessary with the interposition of a Digital-to-analog converter. Can also do that Differentiator and the computing and storage unit to a common transducer for the peripheral speed the replacement winding roll.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used
1 Rollenständer
2 alte Wickelrolle
3 Ersatz-Wickelrolle
4 Materialbahn
5 Bahnleitwalze
6 Bahnimpulsgeber
7 Rechen- und Speichereinheit
8 Umdrehungsimpulsgeber
9 Umdrehungsimpulsgeber
10 Umschalteinrichtung
11 Antriebsgurt
12 Gleichstrommotor
13 Tachogenerator
14 Umfangsimpulsgeber
15 Differenzierglied
16 Vergleichsglied
17 Regeleinrichtung
18 Drehzahlsteller
19 Stromwandler
20 Strom-Spannungs-Wandler
21 Rollenständer
22 alte Wickelrolle
23 Ersatz-Wickelrolle
24 Materialbahn
25 Bahnleitwalze
26 Rechen- und Speichereinheit
27 Bahnimpulsgeber
28 Wickelrollenspindel
29 Gleichstrommotor
30 Wickelrollenspindel
31 Gleichstrommotor
32 Umdrehungsimpulsgeber
33 Umdrehungsimpulsgeber
34 Umschalteinrichtung
35 Umschalteinrichtung
36 Drehzahlsteller
37 Rolle
38 Umfangsimpulsgeber
39 Tachogenerator
40 Differenzierglied
41 Vergleichsglied
42 Regeleinrichtung
43 Stromwandler
44 Strom-Spannungs-Wandler 1 roll stand
2 old winding rolls
3 replacement winding roll
4 material web
5 web guide roller
6 path pulse generator
7 computing and storage unit
8 revolution encoder
9 revolution encoder
10 switching device
11 drive belt
12 DC motor
13 tachometer generator
14 circumferential pulse generator
15 differentiator
16 comparator
17 control device
18 speed controller
19 current transformers
20 current-voltage converters
21 roll stands
22 old winding roll
23 Replacement winding roll
24 material web
25 web guide roller
26 computing and storage unit
27 path encoder
28 winding reel spindle
29 DC motor
30 winding reel spindle
31 DC motor
32 revolution encoder
33 revolution pulse generator
34 changeover device
35 changeover device
36 speed controller
37 roll
38 circumferential pulse generator
39 tachometer generator
40 differentiator
41 comparator
42 control device
43 current transformers
44 current-voltage converters
a t Tangentialbeschleunigung
a tBr Tangentialverzögerung
D Durchmesser der Ersatz-Wickelrolle
f Funktion
I M Ankerstrom des Beschleunigungsmotors
J Z Massenträgheitsmoment des Zentrumantriebs
J G Massenträgheitsmoment des Gurtantriebs
J K Massenträgheitsmoment der Rollenlagerung (Konus)
J R Massenträgheitsmoment der Ersatz-Wickelrolle
K₁ bis K₉ Konstante
M AG Antriebsmoment bei Gurtantrieb
M AZ Antriebsmoment bei Zentrumantrieb
M BrG Bremsmoment für Gurtbremsung
M BrZ Bremsmoment für Zentrumbremsung
M R Reibungsmoment der Rollenlagerung
M RG Reibungsmoment des Gurtantriebes
m Masse der Ersatz-Wickelrolle
N Umfangsweg pro Umfangsimpuls
n Drehzahl des Beschleunigungsmotors
S Bahnweg pro Bahnimpuls
T v Zeitintervall
t a Beschleunigungszeit
v B Bahngeschwindigkeit
v U Umfangsgeschwindigkeit
Z B Anzahl von Bahnimpulsen
Z U Anzahl von Umfangsimpulsen
ω Winkelgeschwindigkeit des Beschleunigungsmotors
Z D Anzahl von Umdrehungsimpulsen a t Tangential acceleration
a tBr tangential deceleration
D Diameter of the replacement winding roll
f function
I M armature current of the acceleration motor
J Z moment of inertia of the central drive
J G Mass moment of inertia of the belt drive
J K moment of inertia of the roller bearing (cone)
J R Mass moment of inertia of the replacement winding roll
K ₁ to K ₉ constant
M AG drive torque with belt drive
M AZ drive torque with central drive
M BrG braking torque for belt braking
M BrZ braking torque for center braking
M R friction torque of the roller bearing
M RG Frictional torque of the belt drive
m Mass of the replacement winding roll
N circumferential path per circumferential pulse
n Speed of the acceleration motor
S path per path impulse
T v time interval
t a acceleration time
v B path speed
v U peripheral speed
Z B Number of path impulses
Z U Number of circumferential pulses
ω angular velocity of the acceleration motor
Z D Number of revolution pulses
Claims (1)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MAN ROLAND DRUCKMASCHINEN AG, 6050 OFFENBACH, DE |
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