DE4128706A1 - Verfahren zur bestimmung der wickelhaerte beim aufwickeln von materialbahnen in wickelmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen in Wickelmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen ist es bekannt, die Wickelhärte der Wickelrollen während des Aufwickelns schrittweise zu bestimmen, wobei als Maß für die Wickelhärte die mittlere Dicke der einzelnen Wickellagen in einem bestimmten Durchmesserbereich ermittelt wird.

Beim Aufwickeln von Wickelrollen, die in Kontakt mit einer umfänglich anliegenden Trag- oder Stützwalze stehen, ist es aus der Praxis bekannt, die Lagendicke über die Beziehung

zu bestimmen, wobei R1 und R2 zwei Radien der Wickelrolle sind, und n die Anzahl der zwischen R1 und R2 befindlichen Wickellagen ist. Die Anzahl n der Lagen zwischen zwei Radien wird dabei als Anzahl der Drehungen der Wickelrolle bestimmt; dies erfolgt mittels eines das Zentrum der Wickelrolle, also die Wickelhülse, abtastenden Impulsgebers, der optisch oder induktiv jede Umdrehung der Wickelhülse registriert und pro Umdrehung einen Impuls abgibt. Um die Radien der Wickelrolle berechnen zu können, ist ein Impulsgeber mit sehr hoher Auflösung an die Trag- oder Stützwalze angeschlossen, der jede Umdrehung exakt registriert. Der von der Anzahl der Umdrehungen der Wickelrolle abhängige mittlere Durchmesser läßt sich dann berechnen, da das Verhältnis der Anzahl der Umdrehungen der Wickelrolle zur Anzahl der Umdrehungen der Trag- oder Stützwalze beim Aufwickeln einer bestimmten Bahnlänge umgekehrt proportional zum Verhältnis des mittleren Durchmessers der Wickelrolle zum Durchmesser der Trag- oder Stützwalze ist.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Messung der Umdrehungen der Wickelrolle aufwendig und störanfällig ist. Es ist erforder­ lich, direkt die Drehung der Wickelhülse zu erfassen, die dazu markiert werden muß; z. B. mittels Metallindikatoren oder bei optischer Abtastung mittels entsprechender Reflexfolien. Ein Abtasten des die Wickelhülse haltenden Führungskopfes führt aufgrund der Relativbewegung zu der Hülse häufig zu verfälschten Meßergebnissen. Der die Hülse abtastende Impulsgeber muß an einer sehr kritischen Stelle montiert werden, so daß Fehlmessungen und Betriebsstörungen unter kritischen Betriebsbedingungen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln von Materialbahnen bereitzustellen, das mit konstruktiv vereinfachten und wenig störanfälligen Meßwertaufnehmern durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung wird der Durchmesserzuwachs der Wickelrolle aus der Verschiebung des Wickelrollenzentrums direkt gemessen oder ermittelt. Dies kann z. B. durch einen Winkelcodierer oder ein Potentiometer erfolgen, die über einen Übertrieb, z. B. einen Zahnriemen oder eine Kette, mit einem linear verschiebbaren Spann­ oder Führungskopf für die Wickelhülse verbunden sind. In Wickelmaschinen sind diese Meßaufnehmer zur direkten Durchmessererfassung häufig bereits für andere Regelvorgänge vorhanden, z. B. um die Anpressung der Wickelrolle an eine Trag- oder Stützwalze zu steuern bzw. zu regeln.

Da Vibrationen beim Wickelvorgang die Meßwerte im Bereich von zwei Zehnerpotenzen um den Wert der zu messenden Durchmesseränderungen schwanken lassen, werden bei der Berechnung die höherfrequenten Störungen mit einem Tiefpaß-Filter eliminiert, um die gewünscht hohe Auflösegenauigkeit zu erreichen.

Ein rekursiver Butterworth-Tiefpaß-Filter erster oder zweiter Ordnung nach Patentanspruch 2 benötigt gegenüber einem nicht rekursiven Filter weniger arithmetische Operationen pro Datenpunkt, so daß die Berechnung der Wickelhärte sehr schnell erfolgen kann. Die errechnete Lagendicke als Maß für die Wickelhärte kann somit zur Überprüfung des Wickelvorgangs ohne Verzögerung on-line direkt angezeigt werden.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Wickelhärte von Wickelrollen beim Aufwickeln in einer Stützwalzen-Rollmaschine beschrieben.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht einen Ausschnitt einer Stützwalzen- Wickelmaschine.

Zu beiden Seiten einer zentralen angetriebenen Stützwalze 1 sind Wickelstationen angeordnet, die jeweils aus zwei querverfahrbaren Wickelböcken 2 bestehen. Die durch Längsschneiden erzeugten Einzelbahnen der Materialbahn 3 werden wechselweise den einzelnen Wickelstationen zugeführt, wo sie zu Wickelrollen 4 aufgewickelt werden. Zum Entladen von vollen Wickelrollen 4 sind die Wickel­ böcke 2 durch Schwenken absenkbar. Beim Aufwickeln werden die Wickelrollen 4 jeweils von zwei seitlich in ihre Hülse einfahrbaren angetriebenen Spannköpfen 5 gehalten, die gemeinsam mit ihrem Drehantrieb 6 an einem radial zur Stützwalze 1 verfahrbar auf dem Wickelbock 2 gelagerten Schlitten 7 befestigt sind. Die Anpassung der Position des Zentrums einer Wickelrolle 4 an ihren jeweiligen Durchmesser, damit der Anpreßdruck der Wickelrolle 4 an die Stützwalze 1 gesteuert werden kann, erfolgt jeweils mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 12, die an dem Wickelbock 2 befestigt ist und über einen Hebel 13 den Schlitten 7 verfährt. Der Abstand des Wickelrollenzentrums von der Stützwalze 1 wird mit einem absolut messenden Winkelcodierer 8 gemessen, der an der Oberseite des Wickelbocks 2 an dem der Stützwalze 1 zugewandten Ende angeordnet ist und von einem umlaufenden Zahnriemen 9 gedreht wird. Der Zahnriemen 9 erstreckt sich parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 7 und wird an dem der Stützwalze 1 abgewandten Ende von einer Riemenscheibe 10 umgelenkt. Der Schlitten 7 ist mit dem oberen Trum des Zahnriemens 9 fest verbunden, damit bei einer Verschiebung der Winkelcodierer 8 entsprechend gedreht wird. Dazu ist an seiner Unterseite eine sich nach unten erstreckende Lasche 11 befestigt, die an dem oberen Trum des Zahnriemens 9 festgeklemmt ist. Zur Messung des Abstands des Zentrums der Wickelrolle 4 von der Stützwalze 1, der dem jeweiligen Durchmesser einer Wickelrolle 4 entspricht, können auch andere Meßgeber, z. B. ein Potentiometer, eingesetzt werden, die jeweils mit einem Übertrieb an den Schlitten 7 angeschlossen sind.

Mit dem Zentrum der Stützwalze 1 ist ein Impulsgeber 14 verbunden, der die Umdrehungen der Stützwalze 1 registriert, um die Länge der einlaufenden Bahn 3 errechnen zu können. Der Winkelcodierer 8 und der Meßwertgeber 12 sind mit einer nicht dargestellten Steuer- und Recheneinheit verbunden, die nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren während des Aufwickelns die Dicke der aufgewickelten Lagen als Maß für die Wickelhärte errechnet und on-line direkt angezeigt, um den Wickelvorgang zu überprüfen. Ebenso ist eine Regelung des Aufwickelvorgangs mit der errechneten Wickelhärte möglich.

Während des Aufwickelns wird der jeweilige Durchmesser D₁, D₂ einer Wickelrolle 4 schrittweise mit dem Winkelcodierer 8 gemessen. Die Bahnlänge, die den gemessenen Durchmesserzu­ wachs, z. B. von D₁nach D₂, bewirkt hat, wird aus der Anzahl der Impulse des Impulsgebers 14 über die Beziehung ΔL = 2πR_sw·n_sw errechnet, wobei R_sw der Radius der Stützwalze und n_sw die aus den Impulsen des Impulsgebers 14 errechnete Anzahl von Umdrehungen der Stützwalze 1 ist. Die mittlere Lagendicke s im Durchmesserbereich zwischen D₁und D₂ wird anschließend über die Beziehung

von der Steuer- und Recheneinheit errechnet, wobei bei der Berechnung mittels eines Tiefpaß-Filters die durch Vibrationen der Wickelrolle 4 verursachten höherfrequenten Störungen bei der Durchmessermessung eliminiert werden. Bevorzugt wird - wie im vorliegenden Beispiel - als Tiefpaß-Filter ein rekursiver Butterworth-Filter erster oder zweiter Ordnung eingesetzt, so daß die Berechnung der Lagendicke s sehr schnell in Echtzeit erfolgen kann. Die errechneten Werte der Lagendicke können so während des Aufwickelns über den jeweiligen Wickelrollendurchmesser aufgetragen on-line direkt ohne Verzögerung angezeigt werden, um die Wickelhärte der Wickelrolle 4 überprüfen zu können.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln von Materialbahnen in Wickelmaschinen, wobei als Maß für die Wickelhärte die Dicke der aufgewickelten Lagen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D₁, D₂) der Wickelrolle aus der Verschiebung des Wickelrollenzentrums schrittweise direkt gemessen oder ermittelt wird, die Länge (ΔL) der einen Durchmesserzuwachs bewirkenden auf gewickelten Bahn direkt gemessen oder ermittelt wird, und anschließend die Lagendicke s über die Beziehung berechnet wird, wobei bei der Berechnung mittels eines Tiefpaß-Filters durch Vibrationen des Wickelrollenzentrums verursachte höherfrequente Störungen der Durchmessermessung eliminiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines rekursiven Butterworth-Tiefpaß-Filters erster oder zweiter Ordnung.