EP0018555B1 - Regelanordnung für einen Rollenträger - Google Patents

Regelanordnung für einen Rollenträger Download PDF

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EP0018555B1
EP0018555B1 EP80102079A EP80102079A EP0018555B1 EP 0018555 B1 EP0018555 B1 EP 0018555B1 EP 80102079 A EP80102079 A EP 80102079A EP 80102079 A EP80102079 A EP 80102079A EP 0018555 B1 EP0018555 B1 EP 0018555B1
Authority
EP
European Patent Office
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roller
voltage
moment
inertia
speed
Prior art date
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Expired
Application number
EP80102079A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0018555A1 (de
Inventor
Manfred Rubruck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19792917868 external-priority patent/DE2917868A1/de
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0018555A1 publication Critical patent/EP0018555A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0018555B1 publication Critical patent/EP0018555B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/182—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations
    • B65H23/1825—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations and controlling web tension

Definitions

  • the invention relates to a control arrangement for a roller carrier, which is known from DE-A-2 732 644.
  • a control arrangement for a roller carrier is described, in which a web with a predetermined web tension is unwound from a rotatably mounted roller, the roller being assigned an electromotive drive or braking device with a speed controller and a computer that continuously optimizes control parameters for the speed controller the route parameters determined.
  • Control arrangements for roller carriers with fixed control parameters of the speed controller work unsatisfactorily since the time constant of the route changes within wide limits during an unwinding process.
  • the change in the time constant is caused by the large decrease in the moment of inertia of the roll with decreasing diameter.
  • DE-A-2 732 644 provides for a continuous determination of optimized control parameters as a function of the changing route parameters.
  • the current moment of inertia is determined by the computer from input variables for the web width and the specific material density, as well as from the current radius of the roll.
  • the web width could also be determined by a mechanical measuring device.
  • the present invention has for its object to develop the control arrangement for a roll carrier according to DE-A-2 732 644 so that an input or detection of the specific density of the web material and the web width is no longer necessary.
  • this object is achieved in that the computer determines the optimized controller gain and / or the optimized readjustment time of the speed controller from an initial value of its moment of inertia determined during startup of the new roll and the current radius of the roll during unwinding.
  • control arrangement In the control arrangement according to the invention, input devices or measuring devices for the specific material density and the web width are no longer required.
  • the optimized controller parameters are determined completely automatically from the changing route parameters. In addition to reducing the design effort, this also provides greater security against incorrect operation.
  • a circuit arrangement which determines the initial value of the moment of inertia of the roll from measured values for the synchronous speed, for the time until the synchronous speed is reached, for the Drive torque of the electrical machine and for the initial value of the roller radius, as well as determined values for the moment of inertia of the electrical machine and the radius of the drive rollers of the belt drive.
  • a circuit arrangement is provided according to a further preferred embodiment of the invention, which determines the initial value of the moment of inertia of the roller from measured values for the synchronous speed for the time until the synchronous speed is reached, for the drive torque of the direct drive and for one predetermined value for the moment of inertia of the direct drive is determined.
  • roller carriers with a belt drive 4, which can be pivoted from its normal unwinding position (FIG. 1) by a swivel drive, not shown, via an intermediate position (FIG. 2) into the adhesive position (FIG. 3) .
  • roller carriers are designed with two arms or three arms.
  • the running roll (winding) is rotatably mounted on one arm of the roll carrier 3.
  • the running reel is identified by reference number 2, the individual stages of the reel being indicated by 2a, 2b, 2c during the unwinding process.
  • a web B is drawn off from the roll 2 in the direction of the arrow, for example a paper web which is fed to a group of trains, also not shown, via deflection rollers (not shown).
  • the new roller 1 is already on the other arm of the roller carrier 3 instructed.
  • the running roller 2a runs in the developed position of the roller carrier 3 under the belt drive 4.
  • the belt drive 4 is assigned an electromotive drive with an electrical machine 5, which is fed by a converter 6.
  • the converter 6 is controlled by a control set 33 with ignition pulses, the control voltage of which is formed by a current regulator 32, to which a comparator 31 is connected upstream on the input side.
  • the electrical machine 5 is coupled to a tachometer generator 7 for generating a tacho voltage proportional to the actual speed value.
  • the web B should enter the downstream processing machine with a constant web tension, for example a printing machine.
  • the web tension is controlled by the belt drive 4.
  • the belt drive 4 is controlled by a control device with a position controller 8, a speed controller 13 and the subordinate current controller 32 as a function of the position of a dancer roller 9, for example in such a way that the dancer roller 9 is in the middle their positioning range remains.
  • the dancer roller 9 is weight-loaded or receives a pneumatic preload.
  • An actual value for the position of the dancer roller 9 is tapped at a schematically represented potentiometer 14 and compared in a comparator 10 with a position setpoint by an adjusting device 11. The position difference controls the position controller 8, the output voltage of which forms the speed setpoint for the speed controller 13.
  • the setpoint speed value is compared in a further comparator 12 with the tachometer voltage of the tachometer generator 7 as the actual speed value, which is connected to the comparator 12 via the closed switching contact 23.
  • the control difference formed in the comparator 12 controls the speed controller 13, the output signal of which is supplied to the comparator 31 as a current setpoint via the switch contacts of switches 25 and 26 in the position shown.
  • the current setpoint is compared with the actual current value detected by a current measuring transducer 34 and fed to the current controller 32 as a control difference.
  • the output voltage of the current regulator 32 forms the control voltage for the control set 33 of the converter 6.
  • the output voltage of the speed regulator 13 determines the speed of the electrical machine 5 and, via the belt drive 4, the speed of the roller 2a.
  • the optimization condition (1) generally applies to the optimized loop gain: the optimization factor a for the desired control behavior can be chosen to be 0.7.
  • the delay time T u of the line is essentially the sum of the armature time constant of the electrical machine 5 and the dead time of the converter 6. These times are independent of the moment of inertia of the roller. In this view, the delay time T u can be regarded as approximately constant.
  • the loop gain V K of the control loop is the product of the controller gain V R and the section gain V s .
  • the system gain Vs is the product of all individual gains, for example the gains of the sensors, the subordinate controllers, the converter and the drive.
  • the distance gain V s is approximately independent of the moment of inertia of the roller and can therefore also be regarded as constant.
  • the loop gain V K is the product of the controller gain V n and the distance gain V s according to Eq. (2):
  • the time can be used to accelerate a new role with a constant torque from standstill to a certain speed .
  • the Eq. (5) can be converted from the initial value J o of the total moment of inertia related to the drive to Eq. (5.1):
  • FIG. 1 shows the roller carrier in an intermediate position during the counter-clockwise pivoting process from the unwinding position shown in FIG. 1 to the adhesive position shown in FIG. 3.
  • the belt drive 4 was lifted off and at the same time the switching contacts of the switching devices were reversed into the switching positions shown.
  • the speed control of the roller 2b no longer takes place via the belt drive, but via the induction brake 17.
  • the actual position value from the dancer roller 9 is tapped at the potentiometer 14 and compared in the comparator 10 with the position setpoint by the setting device 11.
  • the output voltage of the position controller 8 forms the speed setpoint, which is compared in the further comparator 12 with an actual speed value.
  • This actual speed value is supplied in this position of the roller carrier via the closed switching contact 24 from the tachometer generator 19, which is coupled to the roller 2b.
  • the output voltage of the speed controller 13 is supplied to the control unit 36 of a further converter 16 via the switching contact of the changeover switch 25 and via an adapter as the control voltage.
  • the converter 16 is the actuator for the induction brake 17, which acts on the roller 2b.
  • Fig. 3 shows the roll carrier 3 in the gluing position, in which the new roll 1 is glued to the running web B on the fly. This process is described in detail, for example, in DE-A-2 619 236.
  • the roll 2c has run down to the residual roll diameter.
  • the induction brake 17 is still engaged.
  • the new roll 1 is located under the belt drive 4.
  • the belt drive 4 is lowered onto the new roll 1.
  • a speed controller 30 and an upstream ramp generator 37 are provided.
  • the run-up controller 37 which can be designed, for example, as an integrator with a downstream limiting element, leads the setpoint for the speed controller 30 according to a predetermined ramp function up to the synchronous speed n s , at which the peripheral speed of the new roll matches the web speed.
  • the slope of the ramp function is selected so that the electrical machine 5 is operated approximately with a constant armature current in this run-up phase.
  • a tachometer generator 21 is provided which is driven by the running web B via a friction wheel 22.
  • the tachometer voltage of the tachometer generator 21 is thus a measure of the web speed.
  • the required synchronous speed n s is in a fixed relationship since the peripheral speed of the new roll corresponds to the speed of the belt strap of the belt drive 4, which in turn is known via the speed of the electrical machine 5 and the transmission ratio of the belt drive.
  • the output voltage of the ramp generator 37 is compared with the tachometer voltage of the tachometer generator 7 in a comparator 29.
  • the control difference controls the speed controller 30.
  • the output voltage of the speed controller 30 is used via the changeover switch 26 as a setpoint for the lower-level current controller 32.
  • the new role is thus accelerated to the synchronous speed n s via the speed control with the speed controller 30 and the subordinate current controller 32, the ramp-function generator 37 ensuring a smooth start-up with a largely constant armature current and thus also a largely constant drive torque.
  • the gluing process is carried out by pressing the running web B against the new roll 1 provided with an adhesive flag 15 by a brush roller 40. Behind the gluing point is the end of the old roll Cut through the sheet of a fly knife 41.
  • the belt drive 4 takes over the speed control of the new roll. To do this, it is generally necessary to slow down the new roller.
  • the belt drive with the electrical machine 5 and the power converter 6 is therefore designed as a 4-quadrant drive, preferably with a power converter in countercurrent connection free of circulating current.
  • the web B drives a digital pulse generator 54 via a friction wheel 53, the pulse disk of which bears a larger number of markings which are scanned by a further probe 55.
  • the probe 55 thus generates a predetermined number of pulses for a certain web length.
  • the pulses of the probe 55 are counted by a counter 60.
  • the counting device is released by a first pulse from the probe 52 and counts the pulses from the probe 55 until a second pulse from the probe 52 arrives.
  • the number of pulses of the probe 55 between two successive pulses of the probe 52 is a measure of the web length drawn off during one revolution of the roll 2 and thus also a measure of the radius R w of the roll 2.
  • a further marking 56 which is recognized by a further probe 57, is attached to a disk fastened on the axis of the new roller 1.
  • the radius Rwo of the new roll 1 can be determined in a further counting device 61 by the number of pulses of the probe 55 between two pulses of the probe 57 be counted. The determination of the radius Rwo is thus carried out by closing a switch 58 by means of a corresponding command when the synchronous run is reached at the end of starting up the new roller 1.
  • the counting device 61 now counts the pulses of the probe 55 during one revolution of the new roller 1.
  • the number of pulses of the probe 55 is directly a measure of the radius R where the new roller 1.
  • the synchronous speed n s is required, at which the speed of the running web B coincides with the peripheral speed of the new roll 1.
  • the synchronous speed n s can be determined from the speed of the electrical machine 5 detected by the tachometer generator 7, taking into account the transmission ratio r / Rw o or can be determined directly from the tachometer voltage of the tachometer generator 20.
  • the electrical machine 5 can in principle be regulated to a constant torque. For the present case, however, it is sufficient if the moment of the machine 5 is considered to be directly proportional to the armature current. It is then easily possible to regulate the armature current by configuring the ramp generator 37 accordingly.
  • the moment of inertia J M of the electrical machine 5 ' is known and can be assumed to be constant. It can be determined during commissioning ..
  • a divider 84 is connected downstream of the integrator 81, the dividend input of which is connected to the output of the integrator 81 and the divider input of which is connected to the tachometer generator 7.
  • the output of the division element 84 is connected to the one input of a multiplier 85, the second input of which is connected to a voltage representing the armature current I a of the electrical machine 5 '.
  • the armature current is a measure of the drive torque of the machine 5.
  • the measuring voltage for the armature current is conducted via a potentiometer 86.
  • the output voltage of the multiplier 85 is compared in a comparator 87 with a voltage which is set to a value corresponding to the moment of inertia J M of the machine 5, for example on a further potentiometer 88.
  • the output voltage of the comparator 87 is fed to the one input of a multiplier 89 whose other input is supplied with a voltage that corresponds to the value (R wo / r) 2 .
  • This voltage can be tapped, for example, at a potentiometer 90 which is at a voltage determined by the counting device 61 or whose tap can be changed by the counting device 61.
  • the output voltage of the multiplier 89 is a measure of the desired initial value J wo of the moment of inertia of a roller under a belt drive.
  • the switch 91 is closed by the command stage 92 as soon as the synchronous speed has been reached, and is opened again immediately after the takeover of the initial value J where the moment of inertia of the roller.
  • the time constant T s of the path which changes continuously with decreasing radius R w, can be determined using the relationship (8):
  • Equation (8.2g) is the function (4) we are looking for for a reel with belt drive. If you carry out a winding-specific summand and a factor kg specific for a belt drive one, so Eq. (8.2g) the form (8.3g):
  • the Eq. (2.4g) is continuously calculated by the computing device 50 and the optimized controller gain is predefined for the speed controller 13.
  • the delay time T u of the controlled system can be regarded as constant, the reset time T I of the speed controller can be permanently set for such a control behavior. If, on the other hand, good control behavior of a PI controller is required, then the optimization condition (13) applies for a permissible 20% overshoot with the shortest oscillation period:
  • the optimized readjustment time T of the speed controller 13 from Eq. (12) can be determined continuously.
  • FIG. 6 shows a two-armed roller carrier 3 with direct drive in the gluing position, comparable to the illustration in FIG. 3.
  • the running roller 2c is driven or braked directly by an electrical machine 63.
  • the speed of the machine 63 and thus the speed of the running roller 2c is detected by a tachometer generator 64.
  • the machine 63 is fed by a converter 65, which is designed as a four-quadrant actuator.
  • the speed of the machine 63 is regulated by a speed controller 69, to which a current controller 67 is subordinate.
  • a position control with a dancer roller 9 for obtaining an actual position value, an adjusting device 11 for setting a desired position value, a comparator 10 for forming the position difference from the desired position value and actual position value and a position controller 8 are provided.
  • the output voltage of the position controller 8 forms the setpoint for the speed controller 69, the actual value of which is supplied by the tachometer generator 64.
  • the controller gain and the reset time of the speed controller 69 are set by a computing device 70, which will be explained later.
  • the output signal of the speed controller 69 is the target value for the lower-level current controller 67, which is compared in a comparator 68 with the actual current value.
  • the output voltage of the subordinate current regulator 67 controls the ignition angle of the ignition pulses of a headset 66.
  • the new roller 1 is assigned a direct drive of the same design. Its structure is described together with its function in accelerating the new roller 1 to the synchronous speed n s .
  • the electric machine 71 for driving the new roller is fed by a converter 73, which is also designed as a four-quadrant actuator.
  • a speed controller 77 with a subordinate current controller 75 is assigned to the converter 73.
  • the ramp function generator 37 is again active, which increases the setpoint for the speed controller 77 according to a predetermined ramp function until the synchronous speed is reached.
  • the output element of the ramp generator 37 is compared in a comparator 78 with the actual speed value tapped by a tachometer generator 72.
  • the speed difference controls the speed controller 77.
  • the output voltage of the speed controller 77 forms the target value for the subordinate current controller 75 and is compared with the actual current value in a comparator 76.
  • the control difference controls the current controller 75.
  • the output voltage of the current regulator 75 is the control voltage for the control set 74 for generating the ignition pulses for the converter 73.
  • a roll change is carried out in a manner analogous to that in a roller carrier with belt drive.
  • both rollers 1, 2 are equipped with a direct drive 71, 63, no induction brakes are required and the process of changing a roller is somewhat easier.
  • the web runs off the old roll.
  • the web tension is controlled via the direct drive 63 in accordance with the position controller 8, the speed controller 69 and the subordinate current controller 67.
  • the control parameters of the speed controller 69 are continuously determined by the computing device 70.
  • the roll carrier swivels into the gluing position shown in FIG. 6.
  • the computing device 70 takes over the data determined when the new roll starts up and calculates the optimized control parameters for the speed control of the new roll 1 following the gluing process using the initial value of the moment of inertia of the new roll 1 and the initial value of its radius Ramp generator 37 is switched off and instead the output signal of the position controller 8 is switched to the comparator 78 of the speed controller 77.
  • the starting values of the optimized controller parameters are input to the speed controller 77 by the computing device 70.
  • the computing device 70 then continuously determines the optimized controller parameters from the decrease in the radius of the roll.
  • the direct drive 63 is switched off, the residual roll is removed and a new roll is inserted.
  • the direct drive 63 is stopped until the next gluing process.
  • the initial value of the roll's moment of inertia can thus be calculated according to Eq. (14.1 d) calculate if you know the synchronous speed n s , the ramp-up time t s until the synchronous speed is reached, the drive torque M k of the direct drive or the armature current proportional to it, and the moment of inertia J M of the direct drive. These variables are determined in the same way as already described.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a circuit arrangement 100 for determining the initial value J wo of the role in a direct drive.
  • the circuit arrangement 100 contains an integrator 96, which is connected to a potentiometer 93 via a switch 94 at the start of the startup of the new roller 1.
  • the switch 94 operated by a command stage 103 is opened again when the roller 1 has reached the synchronous speed n s .
  • the integrator 96 thus integrates a constant input voltage until the synchronous speed is reached.
  • the output voltage of the integrator 96 is a measure of the ramp-up time t s .
  • the integrator 96 is followed by a division element 97, the dividend input of which is connected to the output of the integrator 96 and the divisor input of which is connected to the tachometer generator 72, which is assigned to the direct drive 71 for the new roller 1 in the illustration in FIG. 6.
  • the divider input of the division element 97 is connected to the other tachometer generator 64.
  • the output of the division element 97 is connected to the one input of a multiplier 98, the second input of which is connected to the current measuring transducer 79 for detecting the armature current of the direct drive 71 of the new roller 1.
  • this input of the multiplier 98 is connected to the current measuring transducer 104 of the other direct drive.
  • the armature current of the machine accelerating the new roller 1 is in turn a measure of the drive torque.
  • the measuring voltage for the armature current is passed through a potentiometer 105.
  • the output voltage of the multiplier 98 is compared in a comparator 99 with a voltage which is set to a value corresponding to the moment of inertia J M of the direct drive, for example on a further potentiometer 102.
  • the output voltage of the comparator 99 is a measure of the desired initial value J wo the moment of inertia of the roller in a direct drive. It is fed to the computer 70 via a switch 101.
  • the switch 101 is closed by the command stage 103 as soon as the synchronous speed has been reached and is opened again immediately after the initial value of the moment of inertia has been transferred to the computer 70.
  • FIG. 1 shows the interaction of a speed controller with adjustable controller gain with a computer and with the circuit arrangements for determining the initial value of the moment of inertia of the roller, the initial value of the roller radius and the current roller radius.
  • the reference numerals relate to the use in a roller carrier with belt drive according to FIGS. 1 to 5.
  • the reference numerals for use in a roller carrier with direct drive according to FIGS. 6, 7 are given in brackets.
  • the speed controller 13 contains an operational amplifier, the feedback of which is connected to the series connection of a capacitor and an ohmic resistor. The inverting input of the operational amplifier is acted upon by the control difference via an input resistor and a multiplier 106.
  • the reset time of the controller which is the product of the resistance value of the input resistance in the 11th inverting input and the capacitance of the capacitor defined in the feedback, remains constant, since the time constant of the path does not change as a prerequisite.
  • the controller gain is the quotient of the resistance value of the resistance in the feedback and the input resistance. This gain, which is predetermined by the controller circuitry, can be changed by a factor V, which is fed to the multiplier 106 at its second input.
  • the factor V is supplied by the computer 50 as a corresponding voltage.
  • the computer 50 continuously calculates Eq. (2.4g) to determine the optimized controller gain.
  • the computer 50 needs the initial value Jwo of the moment of inertia of the roller 1, which is input to it by the circuit arrangement 80 according to FIG. 5 at the end of the acceleration process of the new roller 1.
  • the computer 50 also requires the initial value Rwo and the current value R w of the radius. These values are supplied to him in the manner described for FIG. 4.
  • the optimized controller gain is continuously processed by a computer 70 according to Eq. (2.5d) determined.
  • the initial value Jwo of the moment of inertia of the roller 1 required for this is entered by the circuit arrangement 100 according to FIG. 7 at the end of the acceleration of the new roller 1.
  • the instantaneous radius R w is determined in a known manner, for example as shown in FIG. 4. In this case, the initial value of the radius is not required.
  • a capacitor with variable capacitance can be switched on in the feedback of the speed controller.
  • a motor-driven variable capacitor that is controlled by the computer.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung für einen Rollenträger, die aus der DE-A-2 732 644 bekannt ist. Dort ist eine Regelanordnung für einen Rollenträger beschrieben, bei dem von einer drehbar gelagerten Rolle eine Bahn mit vorgegebener Bahnspannung abgewickelt wird, wobei der Rolle eine elektromotorische Antriebs- oder Bremseinrichtung mit einem Drehzahlregler und einem Rechner zugeordnet ist, der optimierte Regelparameter für den Drehzahlregler fortlaufend aus den Streckenparametern ermittelt.
  • Regelanordnungen für Rollenträger mit fest eingestellten Regelparametern des Drehzahlreglers arbeiten unbefriedigend, da sich während eines Abwickelvorganges die Zeitkonstante der Strecke in weiten Grenzen verändert. Die Veränderung der Zeitkonstante wird verursacht durch die starke Abnahme des Trägheitsmoments der Rolle mit abnehmendem Durchmesser. In der DE-A-2 732 644 ist eine ständige Ermittlung optimierter Regelparameter in Abhängigkeit von den sich verändernden Streckenparametern vorgesehen. Das momentane Trägheitsmoment wird vom Rechner aus Eingabegrößen für die Bahnbreite und die spezifische Materialdichte, sowie aus dem momentanen Radius der Rolle ermittelt. Die Bahnbreite könnte auch von einer mechanischen Meßvorrichtung ermittelt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelanordnung für einen Rollenträger nach der DE-A-2 732 644 so weiterzubilden, daß eine Eingabe bzw. Erfassung der spezifischen Dichte des Bahnmaterials und der Bahnbreite nicht mehr erforderlich ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rechner die optimierte Reglerverstärkung und/oder die optimierte Nachstellzeit des Drehzahlreglers aus einem während des Hochlaufs der neuen Rolle bestimmten Anfangswert ihres Trägheitsmomentes und dem momentanen Radius der Rolle beim Abwickeln ermittelt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Regelanordnung werden keine Eingabevorrichtungen oder Meßvorrichtungen für die spezifische Materialdichte und die Bahnbreite mehr benötigt. Die Ermittlung der optimierten Reglerparameter erfolgt vollkommen selbsttätig aus den sich verändernden Streckenparametern. Neben einer Verringerung des konstruktiven Aufwandes ist damit insbesondere auch eine größere Sicherheit gegen eine Fehlbedienung gegeben.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei einem Rollenträger mit einem Gurtantrieb und einer dem Gurtantrieb zugeordneten elektrischen Maschine ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die den Anfangswert des Trägheitsmoments der Rolle aus Meßwerten für die synchrone Drehzahl, für die Zeit bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl, für das Antriebsmoment der elektrischen Maschine und für den Anfangswert des Rollenradius, sowie aus vorgegebenen Werte für das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine und den Radius der Antriebsrollen des Gurtantriebs ermittelt.
  • Bei einem Rollenträger mit einem elektrischen Direktantrieb ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die den Anfangswert des Trägheitsmoments der Rolle aus Meßwerten für die synchrone Drehzahl für die Zeit bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl, für das Antriebsmoment des Direktantriebes sowie aus einem vorgegebenen Wert für das Trägheitsmoment des Direktantriebes ermittelt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 einen Rollenträger mit einem Gurtantrieb in der normalen Abwickelposition,
    • Fig. 2 den Rollenträger mit Gurtantrieb in einer Zwischenposition beim Einschwenken in die Klebeposition,
    • Fig. 3 den Rollenträger mit Gurtantrieb in der Klebeposition,
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Meßanordnung zur Erfassung des Anfangswertes und des Momentanwertes des Rollenradius,
    • Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Anfangswertes des Trägheitsmoments einer Rolle unter einem Gurtantrieb,
    • Fig. 6 einen Rollenträger mit einem Direktantrieb in der Klebeposition,
    • Fig. 7'eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Anfangswertes des Trägheitsmoments einer Rolle bei einem Direktantrieb,
    • Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Reglers mit optimierbarer Reglerverstärkung.
  • Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen zweiarmigen Rollenträger 3 mit einem Gurtantrieb 4, der aus seiner normalen Abwickelposition (Fig. 1) von einem nicht dargestellten Schwenkantrieb über eine Zwischenposition (Fig. 2) in die Klebeposition (Fig. 3) geschwenkt werden kann. Derartige Rollenträger sind zweiarmig oder auch dreiarmig ausgeführt. Am einen Arm des Rollenträgers 3 ist die ablaufende Rolle (Wickel) drehbar gelagert. Die ablaufende Rolle ist mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet, wobei die einzelnen Stadien der Rolle während des Abwickelvorganges mit 2a, 2b, 2c verdeutlicht sind. Von der Rolle 2 wird eine Bahn B in Pfeilrichtung abgezogen, beispielsweise eine Papierbahn, die über nicht näher bezeichnete Umlenkrollen einer ebenfalls nicht dargestellten Zuggruppe zugeführt wird. Am anderen Arm des Rollenträgers 3 ist bereits die neue Rolle 1 eingeachst.
  • In der Darstellung der Fig. 1 läuft die ablaufende Rolle 2a in der Abwicketposition des Rollenträgers 3 unter dem Gurtantrieb 4. Dem Gurtantrieb 4 ist ein elektromotorischer Antrieb mit einer elektrischen Maschine 5 zugeordnet, die von einem Stromrichter 6 gespeist wird. Der Stromrichter 6 wird von einem Steuersatz 33 mit Zündimpulsen angesteuert, dessen Steuerspannung von einem Stromregler 32 gebildet wird, dem ein Vergleicher 31 eingangsseitig vorgeschaltet ist. Die elektrische Maschine 5 ist mit einem Tachogenerator 7 zur Erzeugung einer dem Drehzahl-Istwert proportionalen Tachospannung gekuppelt.
  • Die Bahn B soll mit einer gleichbleibenden Bahnspannung in die nachfolgende Verarbeitungsmaschine einlaufen, beispielsweise in eine Druckmaschine. Die Regelung der Bahnspannung erfolgt über den Gurtantrieb 4. Der Gurtantrieb 4 wird von einer Regeleinrichtung mit einem Lageregler 8, einem Drehzahlregler 13 und dem unterlagerten Stromregler 32 in Abhängigkeit von der Lage einer Tänzerwalze 9 geregelt, beispielsweise derart, daß die Tänzerwalze 9 in der Mitte ihres Stellbereiches bleibt. Die Tänzerwalze 9 ist gewichtsbeiastet oder erhält eine pneumatische Vorspannung. Ein Istwert für die Lage der Tänzerwalze 9 wird an einem schematisch dargestellten Potentiometer 14 abgegriffen und in einem Vergleicher 10 mit einem Lagesollwert von einer Einstellvorrichtung 11 verglichen. Die Lagedifferenz steuert den Lageregler 8 aus, dessen Ausgangsspannung den Drehzahl-Sollwert für den Drehzahlregler 13 bildet. Der Drehzahl-Sollwert wird in einem weiteren Vergleicher 12 mit der Tachospannung des Tachogenerators 7 als Drehzahl-Istwert verglichen, die über den geschlossenen Schaltkontakt 23 auf den Vergleicher 12 geschaltet ist. Die im Vergleicher 12 gebildete Regeldifferenz steuert den Drehzahlregler 13 aus, dessen Ausgangssignal über die sich in der gezeichneten Stellung befindlichen Schaltkontakte von Umschaltern 25 und 26 dem Vergleicher 31 als Stromsollwert zugeführt wird. Im Vergleicher 31 wird der Stromsollwert mit dem von einem Strommeßwandler 34 erfaßten Stromistwert verglichen und dem Stromregler 32 als Regeldifferenz zugeführt. Die Ausgangsspannung des Stromreglers 32 bildet die Steuerspannung für den Steuersatz 33 des Stromrichters 6. Somit bestimmt die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 13 die Drehzahl der elektrischen Maschine 5 und über den Gurtantrieb 4 die Drehzahl der Rolle 2a.
  • Die Problematik bei einer derartigen Drehzahlregelung liegt in den erheblichen Änderungen der Eigenschaften der Regelstrecke während des Abwickelvorganges. Während des Abwickelvorganges kann beispielsweise der Durchmesser der Rolle von 1 m auf 0,1 m abnehmen. Außerdem können abhängig vom Produktionsprogramm Bahnen mit unterschiedlicher Breite in einem Bereich von etwa 1 :4 verwendet werden. Auch das spezifische Gewicht des verwendeten Bahnmaterials kann unterschiedlich sein. Demnach kann sich auch die Masse der Rolle in einem sehr weiten Bereich verändern. Die Masse der Rolle hat jedoch einen wesentlichen Anteil am gesamten Trägheitsmoment der Regelstrecke. Durch die genannten Parameter kann sich das Trägheitsmoment der Rolle in einem Bereich größer als 1 : 1000 verändern. Bei einer Drehzahlregelung werden die Regelparameter des Drehzahlreglers 13 üblicherweise so eingestellt, daß im gesamten Regelbereich die Stabilitätsbedingungen erfüllt sind. Mit derartigen fest eingestellten Regelparametern kann die Drehzahlregelung jedoch nicht im gesamten Regelbereich optimal arbeiten, da sich die Streckenparameter aufgrund der großen Unterschiede im Trägheitsmoment der Rolle in einem sehr weiten Bereich verändern. Es werden daher von einer Recheneinrichtung 50 optimierte Regelparameter für den Drehzahlregler 13 fortlaufend aus den Streckenparametern ermittelt und der Drehzahlregler entsprechend eingestellt. Bei den folgenden Erläuterungen werden die nachstehend aufgeführten Größen verwendet:
    • a Optimierungsfaktor für die Reglerverstärkung
    • A wickelspezifischer Summand nach Gl. (10)
    • d Index für einen Direktantrieb
    • g Index für einen Gurtantrieb
    • la Ankerstrom
    • J auf den Antrieb bezogenes Trägheitsmoment (Jo = Anfangswert)
    • JM Trägheitsmoment des Antriebs
    • Jw Trägheitsmoment der Rolle (Jwo = Anfangswert)
    • ka Konstanter Faktor nach Gl. (3)
    • kd spezifischer Faktor bei einem Direktantrieb nach Gl. (16d)
    • kg spezifischer Faktor bei einem Gurtantrieb nach Gl. (11g)
    • ns synchrone Drehzahl
    • n" Nenndrehzahl
    • Mk konstantes Antriebsmoment
    • r Radius der Antriebsrollen des Gurtantriebes
    • Rw Radius der Rolle (Rwo = Anfangswert)
    • T, Nachstellzeit des Reglers
    • Ts Zeitkonstante der Regelstrecke
    • Tso Anfangswert von Ts
    • Tu Verzugszeit der Regelstrecke
    • ts Zeit bis zum Erreichen von ns
    • VK Kreisverstärkung
    • VR Reglerverstärkung
    • Vs Streckenverstärkung
  • Für die günstigste Einstellung von Regelvorgängen sind zahlreiche Optimierungsvorschriften bekannt, die beispielsweise beschrieben sind in Winfried Oppelt, »Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge«, 3. Auflage, 1960, Seiten 418 bis 433, insbesondere Seite 427. Bei der günstigsten Einstellung eines Regelkreises ist zu unterscheiden, ob er für die Ausregelung von Störgrößen oder für die Änderung der Führungsgröße optimiert werden soll, denn ein Regelvorgang ist verschieden einzustellen, je nachdem ob er eine Störung möglichst rasch ausgleichen soll oder ob er eine Änderung der Führungsgröße möglichst getreu folgen soll. Weiterhin ist zu unterscheiden, ob ein aperiodischer Regelvorgang mit kürzester Dauer gefordert wird, oder ob eine gewisse Überschwingung zugelassen wird, beispielsweise 20% Überschwingung bei kleinster Schwingungsdauer. Schließlich ist auch zu berücksichtigen, ob es sich bei dem verwendeten Regler um einen P-Regler, einen PI-Regler oder einen PID-Regler handelt.
  • Die nachfolgenden Erläuterungen werden beispielshaft gegeben für einen PI-Regler, der eine Störung möglichst rasch ausgleichen soll, wobei 20% Überschwingung bei kleinster Schwingungsdauer zugelassen sein sollen. Es werden die Optimierungsfaktoren von Chien, Hrones, Reswick (a. a. O. S. 427) verwendet.
  • Für die optimierte Kreisverstärkung gilt allgemein die Optimierungsbedingung (1):
    Figure imgb0001
    wobei der Optimierungsfaktor a für das gewünschte Regelverhalten zu 0,7 gewählt werden kann.
  • Die Verzugszeit Tu der Strecke ist im wesentlichen die Summe der Ankerzeitkonstante der elektrischen Maschine 5 und der Totzeit des Stromrichters 6. Diese Zeiten sind vom Trägheitsmoment der Rolle unabhängig. Die Verzugszeit Tu kann in dieser Betrachtung näherungsweise als konstant angesehen werden.
  • Die Kreisverstärkung VK des Regelkreises ist das Produkt aus der Reglerverstärkung VR und der Streckenverstärkung Vs. Die Streckenverstärkung Vs ist das Produkt aller Einzelverstärkungen, beispielsweise der Verstärkungen der Meßgeber, der unterlagerten Regler, des Stromrichters und des Antriebs. Die Streckenverstärkung Vs ist näherungsweise unabhängig vom Trägheitsmoment der Rolle und kann daher ebenfalls als konstant angesehen werden. Die Kreisverstärkung VK ist das Produkt aus der Reglerverstärkung Vn und der Streckenverstärkung Vs nach Gl. (2):
    Figure imgb0002
  • Setzt man in Gl. (2) das Optimierungskriterium (1) für die Kreisverstärkung ein, so erhält man Gl. (2.1) für die optimierte Reglerverstärkung VR:
    Figure imgb0003
  • Man erkennt aus Gl. (2.1), daß die optimierte Reglerverstärkung VR unmittelbar proportional ist zur Zeitkonstante Ts der Regelstrecke, da der Optimierungsfaktor a, die Verzugszeit Tu der Regelstrecke und die Streckenverstärkung Vs näherungsweise konstant sind. Führt man einen konstanten Faktor ka nach Gl. (3) ein: ,
    Figure imgb0004
    so nimmt die GI (2.1) die Form (2.2) an: .
    Figure imgb0005
  • Das Problem besteht nun darin, daß zur laufenden Ermittlung der optimierten Reglerverstärkung VR die sich laufend ändernde Zeitkonstante Ts der Strecke benötigt wird. Da die Veränderung der Zeitkonstante Ts der Strecke im wesentlichen von der Veränderung des Trägheitsmoments Jw der Rolle bestimmt wird, erfolgt erfindungsgemäß eine laufende Ermittlung des Trägheitsmoments Jw der Rolle aus einem Anfangswert Jwo und dem jeweiligen Radius Rw. Gesucht wird somit die Funktion (4):
    Figure imgb0006
  • Zur Bestimmung der Parameter der Regelstrecke, die im wesentlichen die elektrische Maschine 5 mit der Rolle als fest angekuppelter Last enthält, kann die Zeit herangezogen werden, die benötigt wird, um eine neue Rolle mit einem konstanten Moment aus dem Stillstand auf eine bestimmte Drehzahl zu beschleunigen.
  • Unter der Annahme eines weitgehend linearen Hochlaufs einer neuen Rolle bei einem vorgegebenen konstanten Antriebsmoment Mk, vorzugsweise dem Nennmoment, aus dem Stillstand auf eine vorgegebene Drehzahl ns gilt für die Zeit ts, die bis zum Erreichen der vorgegebenen Drehzahl ns benötigt wird, die Gl. (5):
    Figure imgb0007
  • Die Gl. (5) kann nach dem Anfangswert Jo des auf den Antrieb bezogenen gesamten Trägheitsmoments umgeformt werden zu Gl. (5.1):
    Figure imgb0008
  • Für eine von einem Gurtantrieb (Index g) angetriebene Rolle gilt Gl. (6 g)
    Figure imgb0009
  • Für den Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle kann die Gl. (6 g) zur Gl. (6.1 g) umgeformt werden:
    Figure imgb0010
  • Setzt man Gl. (5.1) in Gl. (6.1 g) ein, so erhält man Gl. (6.2 g):
    Figure imgb0011
  • Der Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle läßt sich somit berechnen, wenn man die Werte auf der rechten Seite der Gl. (6.2) kennt. Bevor auf die Ermittlung dieser Werte und damit auf die Ermittlung des Anfangswertes des Trägheitsmoments der Rolle im einzelnen eingegangen wird, wird zunächst der Ablauf eines Rollenwechsels anhand der Fig. 2 und 3 erläutert:
    • Sobald der Durchmesser der Rolle 2 einen bestimmten Wert unterschreitet, wird in der Darstellung der Fig. der Gurtantrieb 4 von der Rolle 2b abgehoben. Der Arm des Rollenträgers 3 wird geschwenkt. Die Regelung der Bahnspannung der ablaufenden Bahn B erfolgt jetzt über elektrische Bremseinrichtungen, beispielsweise über die schematisch dargestellten Induktionsbremsen 17 bzw. 18. Die Induktionsbremsen 17 bzw. 18 sind mit den Rollenachsen und mit Tachogeneratoren 19 bzw. 20 gekuppelt. Durch die Stellung der Schaltkontakte der Umschalter 27 bzw. 28 wird festgelegt, daß die der Rolle 2b zugeordnete Induktionsbremse 17 zusammen mit dem zugehörigen Tachogenerator 19 wirksam wird, wenn der Gurtantrieb 4 von der Rolle 2b abgehoben wird. In der normalen Abwickelposition sind die Induktionsbremsen 17 bzw. 18 nicht wirksam. Daher befinden sich in der Darstellung der Fig. 1 die Schaltkontakte der Umschalter 27 und 28 in einer Mittelstellung, so daß keine der beiden Induktionsbremsen 17, 18 wirksam ist und die Tachospannungen der Tachogeneratoren 19, 20 nicht weiterverarbeitet werden. Zum besseren Verständnis sind in Fig. 2 und Fig. 3 die Umschalter 27 und 28 derart vereinfacht dargestellt, daß die Verbindungen zur jeweils nicht wirksamen Induktionsbremse und zum Tachogenerator weggelassen sind.
  • Fig. zeigt den Rollenträger in einer Zwischenposition während des gegen den Uhrzeigersinn erfolgenden Schwenkvorganges aus der in Fig. 1 dargestellten Abrollposition in die in Fig. 3 dargestellte Klebeposition. Der Gurtantrieb 4 wurde abgehoben und gleichzeitig wurden die Schaltkontakte der Schalteinrichtungen in die dargestellten Schaltstellungen umgesteuert. Die Drehzahlregelungen der Rolle 2b erfolgt nicht mehr über den Gurtantrieb, sondern über die Induktionsbremse 17. Der Lageistwert von der Tänzerwalze 9 wird am Potentiometer 14 abgegriffen und im Vergleicher 10 mit dem Lagesollwert von der Einstellvorrichtung 11 verglichen. Die Ausgangsspannung des Lagereglers 8 bildet den Drehzahl-Sollwert, der im weiteren Vergleicher 12 mit einem Drehzahl-Istwert verglichen wird. Dieser Drehzahl-Istwert wird in dieser Position des Rollenträgers über den geschlossenen Schaltkontakt 24 vom Tachogenerator 19 geliefert, der mit der Rolle 2b gekuppelt ist. Die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 13 wird über den Schaltkontakt des Umschalters 25 und über ein Anpaßglied als Steuerspannung dem Steuersatz 36 eines weiteren Stromrichters 16 zugeführt. Der Stromrichter 16 ist das Stellglied für die Induktionsbremse 17, die auf die Rolle 2b wirkt.
  • Fig. 3 zeigt den Rollenträger 3 in der Klebeposition, in der die neue Rolle 1 an die ablaufende Bahn B fliegend angeklebt wird. Dieser Vorgang ist im einzelnen beispielsweise beschrieben in der DE-A-2 619 236. Die Rolle 2c ist bis auf den Restrollendurchmesser abgelaufen. Die Induktionsbremse 17 ist weiterhin im Eingriff. Die neue Rolle 1 befindet sich unter dem Gurtantrieb 4. Der Gurtantrieb 4 wird auf die neue Rolle 1 abgesenkt.
  • Damit die neue Rolle 1 fliegend an die Bahn B angeklebt werden kann, muß zunächst die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle 1 mit der Bahngeschwindigkeit übereinstimmen. Um diese Übereinstimmung herzustellen, sind ein Drehzahlregler 30 und ein vorgeschalteter Hochlaufgeber 37 vorgesehen. Der Hochlaufregler 37, der beispielsweise als Integrator mit einem nachgeschalteten Begrenzungsglied ausgebildet sein kann, führt den Sollwert für den Drehzahlregler 30 nach einer fest vorgegebenen Rampenfunktion bis zur synchronen Drehzahl ns, bei der die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle mit der Bahngeschwindigkeit übereinstimmt. Die Steigung der Rampenfunktion wird so gewählt, daß die elektrische Maschine 5 in dieser Hochlaufphase annähernd mit konstantem Ankerstrom betrieben wird. Zur Bildung einer der synchronen Drehzahl ns entsprechenden Tachospannung ist ein Tachogenerator 21 vorgesehen, der über ein Reibrad 22 von der ablaufenden Bahn B angetrieben wird. Die Tachospannung des Tachogenerators 21 ist somit ein Maß für die Bahngeschwindigkeit. Die erforderliche synchrone Drehzahl ns steht hierzu in einem festen Verhältnis, da die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle der Geschwindigkeit des Gurtbandes des Gurtantriebes 4 entspricht, die wiederum über die Drehzahl der elektrischen Maschine 5 und das Übersetzungsverhältnis des Gurtantriebes bekannt ist.
  • Die Ausgangsspannung des Hochlaufgebers 37 wird mit der Tachospannung des Tachogenerators 7 in einem Vergleicher 29 verglichen. Die Regeldifferenz steuert den Drehzahlregler 30 aus. Die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 30 wird über den Umschalter 26 als Sollwert für den unterlagerten Stromregler 32 verwendet. Die neue Rolle wird somit über die Drehzahlregelung mit dem Drehzahlregler 30 und dem unterlagerten Stromregler 32 bis auf die synchrone Drehzahl ns beschleunigt, wobei der Hochlaufgeber 37 für einen gleichmäßigen Hochlauf mit weitgehend konstantem Ankerstrom und damit auch weitgehend konstantem Antriebsmoment sorgt.
  • Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle 1 mit der Bahngeschwindigkeit der ablaufenden Bahn B übereinstimmt, erfolgt der Klebevorgang durch Andrücken der ablaufenden Bahn B an die mit einer Klebefahne 15 versehene neue Rolle 1 durch eine Bürstenwalze 40. Hinter der Klebestelle wird die von der alten Rolle ablaufende Bahn von einem Schlagmesser 41 durchgeschnitten. Unmittelbar nach dem Klebevorgang übernimmt wiederum der Gurtantrieb 4 die Drehzahlregelung der neuen Rolle. Hierzu ist im allgemeinen zunächst ein Abbremsen der neuen Rolle erforderlich. Der Gurtantrieb mit der elektrischen Maschine 5 und dem Stromrichter 6 ist daher als 4-Quadrantenantrieb ausgeführt, vorzugsweise mit einem Stromrichter in kreisstromfreier Gegenparallelschaltung. Der Übergang der Steuerung des Gurtantriebes von der Beschleunigung der neuen Rolle auf die Synchrondrehzahl ns, bei der die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle 1 mit der Bahngeschwindigkeit der ablaufenden Rolle B übernimmt, auf die Drehzahlregelung im Hinblick auf eine gleichbleibende Bahnspannung, erfolgt dadurch, daß die Schaltkontakte der Schalteinrichtungen wiederum in die Lage umgesteuert werden, die in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Restrolle 2c wird nun von der Achse des Rollenträgers abgezogen und es wird auf diese Achse eine neue Rolle eingeschoben. -
  • Der Hochlauf der neuen Rolle 1 wird dazu benutzt, um die zur Lösung der GI. (6.2) erforderlichen Werte zu ermitteln. Zunächst wird die Ermittlung des Radius anhand von Fig. 4 beschrieben:
    • Fig. 4 zeigt schematisch die meßtechnische Ermittlung des Radius der neuen Rolle 1 und des Radius der ablaufenden Rolle 2. Die Position des Rollenträgers entspricht der Fig. 3. Es sind lediglich diejenigen Elemente dargestellt, die zur Erfassung der Radien erforderlich sind. Auf einer auf der Achse der Rolle 2 befestigten Scheibe ist eine Markierung 51 angebracht, die von einer Sonde 52 erkannt wird. Die Sonde 52 erzeugt bei jeder Umdrehung der Rolle 2 einen Impuls beim Vorbeilauf der Markierung 51.
  • Die Bahn B treibt über ein Reibrad 53 einen digitalen Impulsgeber 54 an, dessen Impulsscheibe eine größere Anzahl von Markierungen trägt, die von einer weiteren Sonde 55 abgetastet werden. Die Sonde 55 erzeugt somit bei einer bestimmten Bahnlänge eine vorgegebene Anzahl von Impulsen. Die Impulse der Sonde 55 werden von einer Zähleinrichtung 60 gezählt. Die Zähleinrichtung wird durch einen ersten Impuls der Sonde 52 freigegeben und zählt die Impulse der Sonde 55 so lange, bis ein zweiter Impuls der Sonde 52 eintrifft. Die Anzahl der Impulse der Sonde 55 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Sonde 52 ist ein Maß für die bei einer Umdrehung der Rolle 2 abgezogenen Bahnlänge und damit auch ein Maß für den Radius Rw der Rolle 2.
  • Auf einer auf der Achse der neuen Rolle 1 befestigten Scheibe ist eine weitere Markierung 56 angebracht, die von einer weiteren Sonde 57 erkannt wird. Unter der Voraussetzung, daß die Bahngeschwindigkeit der ablaufenden Bahn B mit der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle übereinstimmt, kann in einer weiteren Zähleinrichtung 61 der Radius Rwo der neuen Rolle 1 dadurch bestimmt werden, daß die Anzahl der Impulse der Sonde 55 zwischen zwei Impulsen der Sonde 57 gezählt werden. Die Bestimmung des Radius Rwo erfolgt somit dadurch, daß bei Erreichen des Synchronlaufes am Ende des Hochfahrens der neuen Rolle 1 ein Schalter 58 durch einen entsprechenden Befehl geschlossen wird. Die Zähleinrichtung 61 zählt nunmehr die Impulse der Sonde 55 während einer Umdrehung der neuen Rolle 1. Die Anzahl der Impulse der Sonde 55 ist unmittelbar ein Maß für den Radius Rwo der neuen Rolle 1..
  • In Gl. (6.2g) wird weiterhin der Radius r der Antriebsrollen des Gurtantriebes benötigt. Dieser Radius ist bekannt und kann fest vorgegeben werden..
  • Weiterhin wird die Synchrondrehzahl ns benötigt, bei der die Geschwindigkeit der ablaufenden Bahn B übereinstimmt mit der Umfangsgeschwindigkeit der neuen Rolle 1. Die Synchrondrehzahl ns kann aus der vom Tachogenerator 7 erfaßten Drehzahl der elektrischen Maschine 5 unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses r/Rwo oder unmittelbar aus der Tachospannung des Tachogenerators 20 ermittelt werden.
  • Weiterhin wird die Zeit ts erfaßt, die der Antrieb benötigt, um die neue Rolle mit einem fest vorgegebenen Moment aus dem Stillstand auf die Synchrondrehzahl ns hochzufahren..
  • Zur Festlegung des vorgegebenen Antriebsmoments kann die elektrische Maschine 5 grundsätzlich auf konstantes Moment geregelt werden. Für den vorliegenden Fall ist es jedoch ausreichend, wenn das Moment der Maschine 5 als unmittelbar proportional zum Ankerstrom angesehen wird. Es ist dann eine Regelung auf konstanten Ankerstrom ohne weiteres dadurch möglich, daß der Hochlaufgeber 37 entsprechend ausgelegt wird.
  • Das Trägheitsmoment JM der elektrischen Maschine 5' ist bekannt und kann als konstant angenommen werden. Es kann beider Inbetriebnahme ermittett werden..
  • Die Ermittlung des Anfangswertes Jwo des Trägheitsmoments der neuen Rolle 1 wird somit wie folgt vorgenommen:
    • Der Gurtantrieb 4 wird auf die neue Rolle 1 abgesenkt. Die elektrische Maschine 5 wird eingeschaltet und mit konstantem Strom, vorzugsweise Nennstrom, bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl ns hochgefahren. Sobald die Synchrondrehzahl ns erreicht ist, wird diese bestimmt und die benötigte Zeit ts gemessen. Jetzt wird auch der Radius Rwo der neuen Rolle 1 bestimmt. Bekannt ist weiterhin der vorgegebene Wert des Ankerstromes la, das Trägheitsmoment JM der Maschine 5' und der Radius r der Antriebsrollen des Gurtantriebes 4. Hieraus läßt sich nach Gl. (6.2g) unmittelbar der Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle 1 unter einem Gurtantrieb 4 berechnen.
    • Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 80 zur Ermittlung des Anfangswertes Jwo der Rolle unter einem Gurtantrieb 4. Die Schaltungsanordnung 80 enthält einen Integrator 81, der zu Beginn des Hochlaufs der neuen Rolle über einen Schalter 82 an ein Potentiometer 83 angeschlossen wird. Der von einer Kommandostufe 92 betätigte Schalter 82 wird wieder geöffnet, wenn die Rolle die synchrone Drehzahl erreicht hat. Dies läßt sich aus einer Überwachung der Regeldifferenz ermitteln, die den Drehzahlregler 30 aussteuert. Der Integrator 81 integriert somit eine konstante Eingangsspannung so lange, bis die synchrone Drehzahl erreicht wird. Die Ausgangsspannung des Integrators 81 ist somit ein Maß für die Hochlaufzeit ts.
  • Dem Integrator 81 ist ein Divisionsglied 84 nachgeschaltet, dessen Dividendeneingang mit dem Ausgang des Integrators 81 und dessen Divisoreingang mit dem Tachogenerator 7 verbunden ist. Der Ausgang des Divisionsgliedes 84 ist mit dem einen Eingang eines Multipliziergliedes 85 verbunden, dessen zweiter Eingang mit einer den Ankerstrom la der elektrischen Maschine 5' abbildenden Spannung verbunden ist. Der Ankerstrom ist ein Maß für das Antriebsmoment der Maschine 5. Zur Berücksichtigung der Proportionalitätsfaktoren wird die Meßspannung für den Ankerstrom über ein Potentiometer 86 geführt. Die Ausgangsspannung des Multipliziergliedes 85 wird in einem Vergleichsglied 87 mit einer Spannung verglichen, die auf einen dem Trägheitsmoment JM der Maschine 5 entsprechenden Wert eingestellt ist, beispielsweise an einem weiteren Potentiometer 88. Die Ausgangsspannung des Vergleichsgliedes 87 wird dem einen Eingang eines Multipliziergliedes 89 zugeführt, dessen anderer Eingang mit einer Spannung beaufschlagt ist, die dem Wert (Rwo/r)2 entspricht. Diese Spannung kann beispielsweise an einem Potentiometer 90 abgegriffen werden, das an einer von der Zähleinrichtung 61 bestimmten Spannung liegt bzw. dessen Abgriff von der Zähleinrichtung 61 verändert werden kann. Die Ausgangsspannung des Multipliziergliedes 89 ist ein Maß für den gesuchten Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments einer Rolle unter einem Gurtantrieb. Sie wird über einen Schalter 91 dem Rechner 50 zugeführt. Der Schalter 91 wird von der Kommandostufe 92 geschlossen, sobald die synchrone Drehzahl erreicht ist, und unmittelbar nach der Übernahme des Anfangswertes Jwo des Trägheitsmoments der Rolle wieder geöffnet.
  • Zunächst wird der Anfangswert Tso der Zeitkonstante der Regelstrecke benötigt. Unter der getroffenen Voraussetzung eines linearen Hochlaufs ergibt sich Tso nach Gl. (7):
    Figure imgb0012
  • Hieraus folgt der Anfangswert VRO der optimierten Reglerverstärkung nach Gl. (2.3) aus der Beziehung (2.2) zu:
    Figure imgb0013
  • Die sich mit abnehmendem Radius Rw laufend verändernde Zeitkonstante Ts der Strecke läßt sich über die Beziehung (8) ermitteln:
    Figure imgb0014
  • Für das momentane Trägheitsmoment J gilt als Gl. (6.3g) die in allgemeiner Form dargestellte GI. (6g):
    Figure imgb0015
  • Löst man die Beziehung (8) nach TS auf und setzt Gl. (6.3g) ein, so erhält man Gl. (8.1 g) für eine Rolle mit Gurtantrieb:
    Figure imgb0016
  • Da für das momentane Trägheitsmoment Jw der Rolle die Beziehung (9) gilt:
    Figure imgb0017
    nimmt die Gl. (8.l g) die Form (8.2g) an:
    Figure imgb0018
  • Die Gleichung (8.2g) ist die gesuchte Funktion (4) für eine ablaufende Rolle mit Gurtantrieb. Führt man einen wickelspezifischen Summanden
    Figure imgb0019
    und einen bei einem Gurtantrieb spezifischen Faktor kg
    Figure imgb0020
    ein, so nimmt die Gl. (8.2g) die Form (8.3g) an:
    Figure imgb0021
  • Für die optimierte Reglerverstärkung VRg eines Drehzahlreglers für eine Rolle mit Gurtantrieb gilt dann Gl. (2.4g):
    Figure imgb0022
  • Die Gl. (2.4g) wird von der Recheneinrichtung 50 laufend berechnet und dem Drehzahlregler 13 wird die optimierte Reglerverstärkung vorgegeben.
  • Bezüglich der Nachstellzeit Tl eine PI-Reglers gilt für eine gute Ausregelung von Störgrößen bei 20% Überschwingung die Optimierungsbedingung (12):
    Figure imgb0023
  • Da - wie bereits erwähnt - die Verzugszeit Tu der Regelstrecke als konstant angesehen werden kann, kann für ein derartiges Regelverhalten die Nachstellzeit TI des Drehzahlreglers fest eingestellt werden. Wird dagegen ein gutes Führungsverhalten eines PI-Reglers gefordert, so gilt bei einer zulässigen 20% Überschwingung bei kleinster Schwingungsdauer die Optimierungsbedingung (13):
    Figure imgb0024
  • Falls ein derartiges Regelverhalten gewünscht wird, kann somit die optimierte Nachstellzeit T des Drehzahlreglers 13 aus der Gl. (12) fortlaufend ermittelt werden.
  • Fig. 6 zeigt einen zweiarmigen Rollenträger 3 mit Direktantrieb in der Klebeposition vergleichbar mit der Darstellung der Fig. 3. Die ablaufende Rolle 2c wird unmittelbar von einer elektrischen Maschine 63 angetrieben bzw. abgebremst. Die Drehzahl der Maschine 63 und damit die Drehzahl der ablaufenden Rolle 2c wird von einem Tachogenerator 64 erfaßt. Die Maschine 63 wird von einem Stromrichter 65 gespeist, der als Vierquadrantensteller ausgebildet ist. Die Regelung der Drehzahl der Maschine 63 wird von einem Drehzahlregler 69 durchgeführt, dem ein Stromregler 67 unterlagert ist. Zur Erzielung einer gleichbleibenden Bahnspannung ist wiederum eine Lageregelung mit einer Tänzerwalze 9 zur Gewinnung eines Lageistwertes, einer Einstellvorrichtung 11 zur Einstellung eines Lagesollwertes, ein Vergleicher 10 zur Bildung der Lagedifferenz aus Lagesollwert und Lageistwert und ein Lageregler 8 vorgesehen. Die Ausgangsspannung des Lagereglers 8 bildet den Sollwert für den Drehzahlregler 69, dessen Istwert vom Tachogenerator 64 geliefert wird. Die Reglerverstärkung und die Nachstellzeit des Drehzahlreglers 69 werden von einer Recheneinrichtung 70 eingestellt, die später erläutert wird. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 69 ist der Sollwert für den unterlagerten Stromregler 67, der in einem Vergleicher 68 mit dem Stromistwert verglichen wird. Die Ausgangsspannung des unterlagerten Stromreglers 67 steuert den Zündwinkel der Zündimpulse eines Steuersatzes 66.
  • Der neuen Rolle 1 ist ein gleichartig aufgebauter Direktantrieb zugeordnet. Sein Aufbau wird zusammen mit seiner Funktion bei der Beschleunigung der neuen Rolle 1 auf die synchrone Drehzahl ns beschrieben. Die elektrische Maschine 71 zum Antrieb der neuen Rolle wird von einem Stromrichter 73 gespeist, der ebenfalls als Vierquadrantensteller ausgebildet ist. Dem Stromrichter 73 ist ein Drehzahlregler 77 mit einem unterlagerten Stromregler 75 zugeordnet. Während des Beschleunigungsvorganges der neuen Rolle 1 ist wiederum der Hochlaufgeber 37 wirksam, der den Sollwert für den Drehzahlregler 77 nach einer vorgegebenen Rampenfunktion bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl hochfährt. Das Ausgangsglied des Hochlaufgebers 37 wird mit dem von einem Tachogenerator 72 abgegriffenen Drehzahl-Istwert in einem Vergleicher 78 verglichen. Die Drehzahldifferenz steuert den Drehzahlregler 77 aus. Die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 77 bildet den Sollwert für den unterlagerten Stromregler 75 und wird mit dem Stromistwert in einem Vergleicher 76 verglichen.
  • Die Regeldifferenz steuert den Stromregler 75 aus. Die Ausgangsspannung des Stromreglers 75 ist die Steuerspannung für den Steuersatz 74 zur Erzeugung der Zündimpulse für den Stromrichter 73.
  • Ein Rollenwechsel wird bei einem derartigen Rollenträger mit Direktantrieb in analoger Weise durchgeführt wie bei einem Rollenträger mit Gurtantrieb. Da jedoch beide Rollen 1, 2 mit einem Direktantrieb 71, 63 ausgerüstet sind, sind keine Induktionsbremsen erforderlich und der Ablauf eines Rollenwechsels gestaltet sich etwas einfacher. Zunächst läuft in der normalen Abrollposition analog zu Fig. 1 die Bahn von der alten Rolle ab. Die Bahnspannung wird dabei über den Direktantrieb 63 nach Maßgabe des Lagereglers 8, des Drehzahlreglers 69 und des unterlagerten Stromreglers 67 geregelt. Die Regelparameter des Drehzahlreglers 69 werden von Recheneinrichtung 70 fortlaufend ermittelt. Unmittelbar vor dem Klebevorgang schwenkt der Rollenträger in die in Fig.6 dargestellte Klebeposition. Die Beeinflussung der ablaufenden Rolle 2c durch den Direktantrieb 63 bleibt weiterhin im Eingriff. Gleichzeitig wird die neue Rolle 1 auf die synchrone Drehzahl in der beschriebenen Weise beschleunigt. Dabei werden diejenigen Daten ermittelt, die zur Berechnung des Anfangswertes des Trägheitsmoments der neuen Rolle 1 und des Anfangswertes ihres Radius erforderlich sind. Unmittelbar vor dem Klebekommando wird die Vorgabe von optimierten Reglerparametern durch die Recheneinrichtung 70 an den Drehzahlregler 69 beendet. Die Recheneinrichtung 70 übernimmt die beim Hochlauf der neuen Rolle ermittelten Daten und berechnet über den Anfangswert des Trägheitsmoments der neuen Rolle 1 und den Anfangswert von deren Radius die optimierten Regierparameter für die sich an den Klebevorgang anschließende Drehzahlregelung der neuen Rolle 1. Mit dem Klebekommando wird der Hochlaufgeber 37 abgeschaltet und statt dessen wird das Ausgangssignal des Lagereglers 8 auf den Vergleicher 78 des Drehzahlreglers 77 geschaltet. Gleichzeitig werden dem Drehzahlregler 77 die Anfangswerte der optimierten Reglerparameter durch die Recheneinrichtung 70 eingegeben. Die Recheneinrichtung 70 ermittelt daran anschließend fortlaufend die optimierten Reglerparameter aus der Abnahme des Radius der Rolle. Der Direktantrieb 63 wird abgeschaltet, die Restrolle entfernt und eine neue Rolle eingeschoben. Der Direktantrieb 63 ist bis zum nächsten Klebevorgang stillgesetzt.
  • Für die erforderlichen Berechnungen gelten die Gl. (1) bis (3) für die Regleroptimierung in gleicher Weise:
    Figure imgb0025
    Figure imgb0026
    Figure imgb0027
    Figure imgb0028
    Figure imgb0029
  • Für die Hochlaufzeit ts bei einem weitgehend linearen Hochlauf gilt ebenfalls die Gl. (5):
    Figure imgb0030
    die wiederum zu Gl. (5.1) umgeformt werden kann:
    Figure imgb0031
  • Für eine von einem Direktantrieb (Index d) angetriebenen Rolle gilt jedoch anstelle von Gl. (6g) die Gl. (14d):
    Figure imgb0032
  • Für den Anfangswert JWO des Trägheitsmoments der Rolle kann die GI. (5.1) in die Gl. (14d) eingesetzt werden. Man erhält dann GI. (14.1d):
    Figure imgb0033
  • Der Anfangswert des Trägheitsmoments der Rolle läßt sich somit nach Gl. (14.1 d) berechnen, wenn man die ssynchrone Drehzahl ns, die Hochlaufzeit ts bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl, das Antriebsmoment Mk des Direktantriebes bzw. den hierzu proportionalen Ankerstrom sowie das Trägheitsmoment JM des Direktantriebes kennt. Diese Größen werden in der gleichen Weise ermittelt wie bereits beschrieben.
  • Für den Anfangswert Tso der Zeitkonstante der Regelstrecke gilt wiederum die Gl. (7)
    Figure imgb0034
  • Hieraus folgt der Anfangswert VRO der optimierten Reglerverstärkung nach Gl. (2.3):
    Figure imgb0035
  • Für den Momentanwert der Zeitkonstante Ts der Regelstrecke gilt wiederum Gl. (8):
    Figure imgb0036
  • Für den Momentanwert J des gesamten auf den Antrieb bezogenen Trägheitsmoments gilt bei einem Direktantrieb die Gl. (14d) in der allgemeinen Form (14.2d):
    Figure imgb0037
  • Löst man die Beziehung (8) wiederum nach TS auf und setzt Gl. (14.2d) ein, so erhält man die Gl. (15d)
    Figure imgb0038
     Mit Gl. (9)
    Figure imgb0039
    nimmt Gl. (15d) die Form (15.1 d) an:
    Figure imgb0040
  • Führt man wiederum den wickelspezifischen Summanden A nach Gl. (10)
    Figure imgb0041
    und einen für einen Direktantrieb spezifischen Faktor kd nach Gl. (16d) ein :
    Figure imgb0042
    so nimmt die Gl. (15.1) die Form (15.2) an:
    Figure imgb0043
  • Für die optimierte Reglerverstärkung VRd eines Drehzahlreglers bei einer Rolle mit Direktantrieb gilt dann Gl. (25d)
    Figure imgb0044
  • Fig. zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 100 zur Ermittlung des Anfangswertes Jwo der Rolle bei einem Direktantrieb. Die Schaltungsanordnung 100 enthält einem Integrator 96, der zu Beginn des Hochlaufs der neuen Rolle 1 über einen Schalter 94 an ein Potentiometer 93 angeschlossen wird. Der von einer Kommandostufe 103 betätigte Schalter 94 wird wieder geöffnet, wenn die Rolle 1 die synchrone Drehzahl ns erreicht hat. Der Integrator 96 integriert somit eine konstante Eingangsspannung so lange, bis die synchrone Drehzahl erreicht wird. Die Ausgangsspannung des Integrators 96 ist ein Maß für die Hochlaufzeit ts.
  • Dem Integrator 96 ist ein Divisionsglied 97 nachgeschaltet, dessen Dividendeneingang mit dem Ausgang des Integrators 96 und dessen Divisoreingang mit dem Tachogenerator 72 verbunden ist, der in der Darstellung der Fig. 6 dem Direktantrieb 71 für die neue Rolle 1 zugeordnet ist. Beim nächsten Rollenwechsel wird der Divisoreingang des Divisionsgliedes 97 mit dem anderen Tachogenerator 64 verbunden. Der Ausgang des Divisionsgliedes 97 ist mit dem einen Eingang eines Multipliziergliedes 98 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Strommeßwandler 79 zur Erfassung des Ankerstromes des Direktantriebs 71 der neuen Rolle 1 verbunden ist. Beim nächsten Rollenwechsel wird dieser Eingang des Multipliziergliedes 98 mit dem Strommeßwandler 104 des anderen Direktantriebes verbunden. Der Ankerstrom der jeweils die neue Rolle 1 beschleunigenden Maschine ist wiederum ein Maß für das Antriebsmoment. Zur Berücksichtigung der Proportionalitätsfaktoren wird die Meßspannung für den Ankerstrom über ein Potentiometer 105 geführt. Die Ausgangsspannung des Multipliziergliedes 98 wird in einem Vergleichsglied 99 mit einer Spannung verglichen, die auf einen dem Trägheitsmoment JM des Direktantriebes entsprechenden Wert eingestellt ist, beispielsweise an einem weiteren Potentiometer 102. Die Ausgangsspannung des Vergleichsgliedes 99 ist ein Maß für den gewünschten Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle bei einem Direktantrieb. Sie wird über einen Schalter 101 dem Rechner 70 zugeführt. Der Schalter 101 wird von der Kommandostufe 103 geschlossen, sobald die synchrone Drehzahl erreicht ist und unmittelbar nach der Übernahme des Anfangswertes des Trägheitsmoments in den Rechner 70 wieder geöffnet.
  • Fig. zeigt das Zusammenwirken eines Drehzahlreglers mit einstellbarer Reglerverstärkung mit einem Rechner und mit den Schaltungsanordnungen zur Ermittlung des Anfangswertes des Trägheitsmoments der Rolle, des Anfangswertes des Rollenradius und des aktuellen Rollenradius. Die Bezugszeichen beziehen sich auf die Anwendung bei einem Rollenträger mit Gurtantrieb gemäß den Fig. 1 bis 5. In Klammern sind jeweils die Bezugszeichen für die Anwendung bei einem Rollenträger mit Direktantrieb gemäß den Fig. 6, 7 angegeben. Der Drehzahlregler 13 enthält einen Operationsverstärker, dessen Rückführung mit der Serienschaltung eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes beschaltet ist. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers wird über einen Eingangswiderstand und ein Multiplizierglied 106 mit der Regeldifferenz beaufschlagt. Die Nachstellzeit des Reglers, die als Produkt aus dem Widerstandswert des Eingangswiderstandes im 11 invertierenden Eingang und der Kapazität des Kondensators in der Rückführung definiert ist, bleibt konstant, da sich voraussetzungsgemäß die Zeitkonstante der Strecke nicht ändert. Die Reglerverstärkung ist der Quotient aus dem Widerstandswert des Widerstandes in der Rückführung und des Eingangswiderstandes. Diese durch die Reglerbeschaltung vorgegebene Verstärkung ist veränderbar um einen Faktor V, der dem Multiplizierglied 106 an dessen zweiten Eingang zugeführt wird.
  • Der Faktor V wird als entsprechende Spannung vom Rechner 50 geliefert. Der Rechner 50 berechnet fortlaufend die Gl. (2.4g) zur Ermittlung der optimierten Reglerverstärkung. Der Rechner 50 benötigt hierzu den Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle 1, der ihm von der Schaltungsanordnung 80 nach Fig. 5 am Ende des Beschleunigungsvorganges der neuen Rolle 1 eingegeben wird. Der Rechner 50 benötigt weiterhin den Anfangswert Rwo und den laufenden Wert Rw des Radius. Diese Werte werden ihm in der zu Fig. 4 beschriebenen Weise zugeführt.
  • Bei einem Rollenträger mit Direktantrieb wird die optimierte Reglerverstärkung laufend von einem Rechner 70 nach Gl. (2.5d) ermittelt. Der hierzu benötigte Anfangswert Jwo des Trägheitsmoments der Rolle 1 wird von der Schaltungsanordnung 100 gemäß Fig. 7 am Ende der Beschleunigung der neuen Rolle 1 eingegeben. Der momentane Radius Rw wird in bekannter Weise ermittelt, beispielsweise wie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Anfangswert des Radius wird in diesem Falle nicht benötigt.
  • Außer der in Fig. 8 dargestellten Möglichkeit zur Veränderung der effektiven Reglerverstärkung sind auch andere aus der Regelungstechnik bekannte Wege möglich.
  • Für den Fall, daß auch die Nachstellzeit des Reglers optimiert werden soll, kann ein Kondensator mit veränderbarer Kapazität in die Rückführung des Drehzahlreglers eingeschaltet werden. Beispielsweise ist es möglich, einen motorisch angetriebenen Drehkondensator zu verwenden, der vom Rechner gesteuert wird.

Claims (5)

1. Regelanordnung für einen Rollenträger (3), bei dem von einer drehbar gelagerten Rolle (1) eine Bahn (B) mit vorgegebener Bahnspannung abgewickelt wird, wobei der Rolle eine elektromotorische Antriebs- oder Bremseinrichtung (5, 17) mit einem Drehzahlregler (13; 69, 77) und einem Rechner (50; 70) zugeordnet ist, der optimierte Regelparameter für den Drehzahlregler (13; 69, 77) fortlaufend aus den Streckenparametern ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (50; 70) die optimierte Reglerverstärkung und/oder die optimierte Nachstellzeit des Drehzahlreglers (13; 69, 77) aus einem während des Hochlaufes der neuen Rolle (1) bestimmten Anfangswert (Jwo) ihres Trägheitsmomentes (Jw) und dem momentanen Radius dieser Rolle (1) beim Abwickeln ermittelt.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1 für einen Rollenträger (3) mit einem Gurtantrieb (4), dem eine elektrische Maschine (5) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (80), die den Anfangswert (Jwo) des Trägheitsmoments (Jw) der Rolle (1) aus Meßwerten für die synchrone Drehzahl (ns), für die Zeit (ts) bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl, für das Antriebsmoment der elektrischen Maschine (5) und für den Anfangswert (Rwo) des Radius (Rw) der Rolle (1) sowie aus vorgegebenen Werten für das Trägheitsmoment (Jm) der elektrischen Maschine (5) und dem Radius (r) der Antriebsrollen des Gurtantriebes (4) ermittelt.
3. Regelanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (80) mit folgenden Merkmalen:
a) ein Integrator (81) zur Ermittlung einer der Hochlaufzeit (ts) proportionalen Spannung, der während der Beschleunigung der neuen Rolle (1) bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl (ns) an eine konstante Eingangsspannung (Potentiometer 83) angeschlossen wird,
b) ein Divisionsglied (84), dessen Eingänge von der Ausgangsspannung des Integrators (81) und von der Tachospannung eines Tachogenerators (7) zur Erfassung der synchronen Drehzahl (ns) der neuen Rolle (1) beaufschlagt sind,
c) ein Multiplizierglied (85), dessen Eingänge von der Ausgangsspannung des Divisionsgliedes (84) und von einer dem Antriebsmoment der elektrischen Maschine (5) proportionalen Spannung (Ankerstrom la) beaufschlagt sind,
d) ein Vergleichsglied (87), das die Differenz der Ausgangsspannung des Multipliziergliedes (85) und einer dem Trägheitsmoment (JM) der elektrischen Maschine (5) proportionalen Spannung bildet,
e) ein weiterer Multiplizierer (89) zur Bildung einer dem Anfangswert (Jwo) des Trägheitsmoments der Rolle (1) proportionalen Spannung, dessen Eingänge mit der Ausgangsspannung des Vergleichsgliedes (87) und mit einer Spannung beaufschlagt sind, die dem quadrierten Wert des Verhältnisses des Radius (r) der Antriebsrollen des Gurtantriebs (4) und dem Anfangswert (Rwo) des Rollenradius (Rw) entspricht.
4. Regelanordnung nach Anspruch 1 für einen Rollenträger mit einem elektrischen Direktantrieb (63, 71), gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (100), die den Anfangswert (Jwo) des Trägermoments (Jw) der Rolle (1) aus Meßwerten für die synchrone Drehzahl (ns) für die Zeit (ts) bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl (ns), für das Antriebsmoment des Direktantriebes (63, 71) sowie aus einem vorgegebenen Wert für das Trägheitsmoment (JM) des Direktantriebes (63, 71) ermittelt.
5. Regelanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (100) mit folgenden Merkmalen:
a) ein Integrator (96) zur Bildung einer der Hochlaufzeit (ts) proportionalen Spannung, der während der Beschleunigung der neuen Rolle (1) bis zum Erreichen der synchronen Drehzahl (ns) an eine konstante Eingangsspannung (Potentiometer 93) angeschlossen wird,
b) ein Divisionsglied (97), dessen Eingänge von der Ausgangsspannung des Integrators (96) und von der Tachospannung eines Tachogenerators (72 bzw. 64) zur Erfassung der synchronen Drehzahl (ns) der neuen Rolle (1) beaufschlagt sind,
c) ein Multiplizierglied (98), dessen Eingänge mit der Ausgangsspannung des Divisionsgliedes (97) und mit einer dem Antriebsmoment des elektrischen Direktantriebes (63, 71) proportionalen Spannung (Ankerstrom la) beaufschlagt sind,
d) ein Vergleichsglied (99) zur Bildung einer dem Anfangswert (Jwo) des Trägheitsmoments (Jw) der Rolle (1) proportionalen Spannung aus der Differenz der Ausgangsspannung des Multipliziergliedes (98) und einer dem Trägheitsmoment (JM) des Direktantriebes (63, 71) proportionalen Spannung.
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