EP0117896A2 - Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen - Google Patents

Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen Download PDF

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EP0117896A2
EP0117896A2 EP83109530A EP83109530A EP0117896A2 EP 0117896 A2 EP0117896 A2 EP 0117896A2 EP 83109530 A EP83109530 A EP 83109530A EP 83109530 A EP83109530 A EP 83109530A EP 0117896 A2 EP0117896 A2 EP 0117896A2
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EP
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actuator
control
control device
positioner
integrator
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Heinz-Ludwig Ing.-Grad. Dingerkus
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ELMEG Elektro Mechanik GmbH
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ELMEG Elektro Mechanik GmbH
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    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/02—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely
    • B65H23/032—Controlling transverse register of web
    • B65H23/0326—Controlling transverse register of web by moving the unwinding device
    • 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
    • B65H23/02—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely
    • B65H23/032—Controlling transverse register of web
    • B65H23/038—Controlling transverse register of web by rollers

Definitions

  • the invention relates to a control device for edge or center-precise guidance of band-shaped material webs that run over rollers and are guided by an actuator and whose position is determined to detect the control deviation.
  • control devices for guiding material webs with precise edges or in the middle are used in the production and processing of band-shaped materials.
  • regulators with hydraulically or electrically driven actuators are used, the reel and / or control rollers being used as actuators.
  • the measuring device for detecting the position of the material web must be arranged in the immediate vicinity of the associated actuator. In many cases, however, this is not possible, since the material web is passed, for example, through a high-temperature furnace or a wet area. In these cases, the belt position must be scanned at a location distant from the actuator, which usually leads to an undesired oscillation of the material webs.
  • This shuttle mode of operation, according to the US - 3,568,904 are avoided by PS in that the adjusting elements are clocked or gradually adjusted.
  • control signal is not proportional to the band course and thus its course cannot be exactly adjusted to zero.
  • the invention is based on the object of developing the control device defined at the outset in such a way that it enables continuous, pendulum-free control and regulates the belt path to zero.
  • control deviation determined from the actual value measured at a predetermined point and the target value flows into a first control loop for stabilization, multiplied by the belt speed.
  • the control device has the advantage that an otherwise necessary control role can be omitted while maintaining continuous control. Another advantage is that continuous control is ensured even in cases where the control deviation is determined at a location distant from the actuator.
  • the actual value is measured by means of a positioned measuring device remote from the actuator.
  • a preferred arrangement is that the control deviation is given via a P-controller to the first input and the belt speed to the second input of a multiplier and that the multiplier is followed by an integrator, the output signal of which is used to control the actuator.
  • a further improvement in the control behavior can be achieved in that the first control circuit between the output of the integrator and the actuator is subordinate to a second control circuit with a positioner for the actuator and the positioner is subjected to a control deviation, which is obtained from the output signal of the integrator as a setpoint and the actual value of the actuator or the actual value of the strip profile is formed directly behind the actuator.
  • the material web 1 runs in the direction of arrow 2 through a furnace 3.
  • the material web is driven by the drive rollers 4.
  • the reel arranged on the right-hand side in front of the furnace is not shown since it is not used for regulation in the exemplary embodiment is used.
  • the tape 1 runs over the control roller 5 designed as an actuator to a water reservoir 6, which serves on this side of the furnace to seal the protective gas in the furnace.
  • the belt is then guided to the two drive rollers 4 via the deflection roller 7.
  • a tachometer machine 8 for measuring the belt speed is connected to the drive roller 4. Behind the drive rollers there is a measuring device 9 for determining the position of the material web. At this point the actual value of the position measured to determine the control deviation.
  • the control roller 5 serves as the actuator.
  • control roller 5 is pivotably mounted about an axis 11 via a holder 10.
  • the swiveling process takes place hydraulically by means of an actuating cylinder 12.
  • the position of the swivel arm and thus the position of the control roller is measured by means of a displacement sensor 13.
  • the invention is based on the finding that the lateral transport speed of the belt along the line 16 results as a product of the belt speed and the manipulated variable.
  • the output signal of the P controller 18 is therefore given to a first input of the multiplier 19. Furthermore, the belt speed is applied to the control loop via the second input of the multiplier.
  • the output of the tachometer machine 8 is routed to the second input of the multiplier 19.
  • the multiplier 19 is followed by an integrator 20.
  • a signal can be derived from the output signal of the integrator, which adjusts the control roller 5 as a manipulated variable.
  • a displacement sensor 13 is connected between the actuator 5 and the summing point 21. Furthermore, the output signal of the integrator is given to this summation point.
  • the output signal of the integrator 20 represents the target value for the control circuit 15.
  • the position of the control roller or of the actuator 5 is specified as the actual value.
  • the position of the actuator is determined or measured by means of the displacement sensor 13.
  • the control deviation is given to the positioner 22, the output signal of which controls a downstream servo valve 23, which in turn acts hydraulically on the actuating cylinder 12. whereby the actuator is hydraulically adjusted.
  • the effect of the two control loops 14 and 15 can also be summarized in that the multiplier 19 and the integrator 20 represent a stabilizing element for the control loop 14.
  • the positioner 20 has the characteristic of a P-controller, which is followed by the servo valve 21 and the actuating cylinder 12 as an I-element.
  • the tape 1 is unwound from the reel 25 in the direction of arrow 2.
  • the tape feed is effected via the drive rollers 4.
  • the strip is guided from the reel to the processing point 24 via the three deflection rollers 7 , 7 ′ , 7 ′′.
  • the actual value of the strip course is recorded directly behind the reel 25 by means of the measuring device 27 and then in front of the processing point 24 by means of the measuring device 9.
  • a tachometer machine 8 is connected to the drive rollers 4 for measuring the strip speed.
  • the controlled system is designated 16.
  • the control takes place by means of the control device according to FIG. 2.
  • the output signal of the measuring device 27 positioned directly behind the actuator 25 is given to the summing point. 2, the measuring device 27 then corresponds to the displacement sensor 13. Furthermore, the output signal of the integrator 18 is given to this summation point.
  • the output signal of the integrator 18 represents the target value for the control circuit 13.
  • the position of the belt 1 behind the actuator 25 is specified as the actual value.
  • the control deviation is given to the positioner 20, the output signal of which controls a downstream servo valve 21, which in turn acts hydraulically on the actuating cylinder 12, as a result of which the actuator is hydraulically adjusted.

Landscapes

  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen, die über Rollen laufen und von einem Stellglied geführt werden und deren Position zur Erfassung der Regelabweichung bestimmt wird. Um eine pendelfreie Regelung zu ermöglichen, fließt die aus dem an einer vorgegebenen Stelle gemessenen Istwert und dem Sollwert ermittelte Regelabweichung multiplikativ mit der Bandgeschwindigkeit in einen ersten Regelkreis (14) zur Stabilisierung ein. Dem ersten Regelkreis (14) ist zwischen dem Ausgang eines Integrators (20) und dem Stellglied (5) ein zweiter Regelkreis (15) mit einem Stellungsregler (22) für das Stellglied (5) unterlagert, wobei der Stellungsregler (22) mit einer Regelabweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators (20) als Sollwert und dem Istwert des Stellgliedes (5) gebildet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen, die über Rollen laufen und von einem Stellglied geführt werden und deren Position zur Erfassung der Regelabweichung bestimmt wird.
  • Bei der Herstellung und Verarbeitung von bandförmigen Materialien werden bekanntlich Regeleinrichtungen zur kanten- oder mittengenauen Führung von Materialbahnen eingesetzt. Zur Regelung werden Regler mit hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Stellgliedern eingesetzt, wobei als Stellglieder die Haspel und/oder Steuerrollen verwendet werden. Zur Erzielung einer pendelfreien Regelung muß die Meßeinrichtung zur Erfassung der Position der Materialbahn in unmittelbarer Nähe des zugehörigen Stellglieds angeordnet sein. Dies ist jedoch in vielen Fällen nicht möglich, da die Materialbahn beispielsweise durch einen Ofen mit hoher Temperatur oder einen Naßbereich geführt wird. In diesen Fällen muß die Abtastung der Bandposition an einer vom Stellglied entfernten Stelle erfolgen, was in der Regel zu einem unerwünschten Pendeln der Materialbahnen führt. Dieser Pendelvorgang kann gemäß der US-PS 3 568 904 dadurch vermieden werden, daß die Stellglieder getaktet bzw. schrittweise verstellt werden.
  • Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn die Verhältnisse der Anlage den Einbau eines Stellgliedes nicht zulassen oder eine Regeleinrichtung aus technologischen Gründen bereits in einem davorliegenden Bereich eingesetzt werden muß. In diesen Fällen wird eine zweite Meßeinrichtung an der Stelle mit der gewünschten Führgenauigkeit positioniert und die direkt hinter dem Stellglied vorgesehene Meßeinrichtung schrittweise verstellt, und zwar getaktet von der Anlagengeschwindigkeit (US-PS 3 568 904).
  • Bei der bekannten getakteten Regelung ist es als nachteilig anzusehen, daß das Stellsignal nicht proportional zu dem Bandverlauf ist und somit dessen Verlauf nicht exakt auf Null ausgeregelt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs definierte Regeleinrichtung derart weiterzubilden, daß sie eine kontinuierliche, pendelfreie Regelung ermöglicht und den Bandverlauf auf Null ausregelt.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die aus dem an einer vorgegebenen Stelle gemessenen Istwert und dem Sollwert ermittelte Regelabweichung multiplikativ mit der Bandgeschwindigkeit in einen ersten Regelkreis zur Stabilisierung einfließt.
  • Die Regeleinrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß unter Erhaltung einer kontinuierlichen Regelung eine sonst notwendige Steuerrolle entfallen kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß auch in den Fällen, in denen die Regelabweichung an einem von dem Stellglied entfernten Ort bestimmt wird, eine kontinuierliche Regelung gewährleistet ist.
  • Der Istwert wird mittels einer von dem Stellglied entfernten positionierten Meßeinrichtung gemessen. Eine bevorzugte Anordnung besteht darin, daß die Regelabweichung über einen P-Regler auf den ersten Eingang und die Bandgeschwindigkeit auf den zweiten Eingang eines Multiplizierers gegeben wird und daß dem Multiplizierer ein Integrator nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Stellgliedes herangezogen wird.
  • Eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens kann dadurch erzielt werden, daß dem ersten Regelkreis zwischen dem Ausgang des Integrators und dem Stellglied ein zweiter Regelkreis mit einem Stellungsregler für das Stellglied unterlagert ist und der Stellungsregler mit einer Regelabweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators als Sollwert und dem Istwert des Stellglieds oder dem Istwert des Bandverlaufs direkt hinter dem Stellglied gebildet wird.
  • Weitere Ausgestaltungen der. Erfindung sind den Unteran= sprüchen zu entnehmen.
  • Das Wesen der Erfindung soll anhand der Figuren erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung mit halbschematischer Darstellung;
    • Fig. 2 ein Blockdiagramm der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung und
    • Fig. 3 ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Fig. 1 läuft die Materialbahn 1 in Richtung des Pfeiles 2 durch einen Ofen 3. Der Antrieb der Materialbahn erfolgt über die Antriebsrollen 4. Die auf der rechten Seite vor dem Ofen angeordnete Haspel ist nicht dargestellt, da sie in dem Ausführungsbeispiel nicht zur Regelung herangezogen wird. Das Band 1 läuft über die als Stellglied ausgebildete Steuerrolle 5 zu einem Wasserreservoir 6, das auf dieser Seite des Ofens zur Abdichtung des im Ofen befindlichen Schutzgases dient. Ober die Umlenkrolle 7 wird das Band dann zu den beiden Antriebsrollen 4 geführt. An der Antriebsrolle 4 ist eine Tachometermaschine 8 zur Messung der Bandgeschwindigkeit angeschlossen. Hinter den Antriebsrollen befindet sich eine Meßeinrichtung 9 zur Bestimmung der Position der Materialbahn. An dieser Stelle wird der Istwert der Position zur Bestimmung der Regelabweichung gemessen. Als Stellglied dient - wie bereits erwähnt - die Steuerrolle 5. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuerrolle 5 über eine Halterung 10 um eine Achse 11 schwenkbar gelagert. Der Schwenkvorgang erfolgt hydraulisch mittels eines Stellzylinders 12. Die Lage des Schwenkarms und damit die Position der Steuerrolle wird mittels eines Wegaufnehmers 13 gemessen.
  • In Fig. 2 ist ein erster Regelkreis 14 dargestellt, dem ein zweiter Regelkreis 15 unterlagert ist. Mit 16 ist symbolisch die Regelstrecke zwischen der Steuerrolle 5 und den Antriebsrollen dargestellt, in welcher der abweichende Bandverlauf ausgeregelt werden soll. Daran anschließend befindet sich die Meßeinrichtung 9 zur Erfassung des Istwertes. Diese Istlage des Materialbandes wird mit der vorgegebenen Sollage auf den Summierpunkt 17 gegeben, von dem ein Abgang auf den Eingang des P-Reglers 18 führt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die seitliche Transportgeschwindigkeit des Bandes längs der Strecke 16 als Produkt aus der Bandgeschwindigkeit und der Stellgröße ergibt. Das Ausgangssignal des P-Reglers 18 wird daher auf einen ersten Eingang des Multiplizierers 19 gegeben. Ferner wird über den zweiten Eingang des Multiplizierers dem Regelkreis die Bandgeschwindigkeit aufgeschaltet. Dazu ist der Ausgang der Tachometermaschine 8 auf den zweiten Eingang des Multiplizierers 19 geführt. Dem Multiplizierer 19 ist ein Integrator 20 nachgeschaltet. Von dem Ausgangssignal des Integrators läßt sich ein Signal ableiten, das als Stellgröße die Steuerrolle 5 verstellt.
  • Zur Bildung des unterlagerten Regelkreises 15 ist ein Wegaufnehmer 13 zwischen das Stellglied 5 und den Summierpunkt 21 geschaltet. Ferner wird auf diesen Summierpunkt das Ausgangssignal des Integrators gegeben. Das Ausgangssignal des Integrators 20 stellt den Sollwert für den Regelkreis 15 dar. Als Istwert ist die Position der Steuerrolle bzw. des Stellgliedes 5 vorgegeben. Die Position des Stellgliedes wird mittels des Wegaufnehmers 13 ermittelt bzw. gemessen. Die Regelabweichung wird auf den Stellungsregler 22 gegeben, dessen Ausgangssignal ein nachgeschaltetes Servoventil 23 ansteuert, das wiederum hydraulisch auf den Stellzylinder 12 einwirkt, wodurch das Stellglied hydraulisch verstellt wird. Die Wirkung der beiden Regelkreise 14 und 15 läßt sich auch dahingehend zusammenfassen, daß der Multiplizierer 19, der Integrator 20 ein Stabilisierungsglied für den Regelkreis 14 darstellen. Der Stellungsregler 20 hat die Charakteristik eines P-Reglers, dem als I-Glied das Servoventil 21 und der Stellzylinder 12 nachgeschaltet sind.
  • In Fig. 3 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Das Band 1 wird in Richtung des Pfeiles 2 von der Haspel 25 abgewickelt. Der Bandvorlauf wird über die Antriebsrollen 4 bewirkt. Über die drei Umlenkrollen 7, 7', 7" wird das Band von der Haspel bis zu der Bearbeitungsstelle 24 geführt. Zur Regelung des Bandverlaufs ist die Haspel 25 mit einem als Stellglied ausgebildeten Abwickelblock 26 verbunden, auf den der Kolben eines Stellzylinders 12 einwirkt. Der Istwert des Bandverlaufs wird einmal direkt hinter der Haspel 25 mittels der Meßeinrichtung 27 und dann vor der Bearbeitungsstelle 24 mittels der Meßeinrichtung 9 erfaßt. Eine Tachometermaschine 8 ist mit den Antriebsrollen 4 zur Messung der Bandgeschwindigkeit verbunden. Die Verstellung der Haspel erfolgt senkrecht zum Bandverlauf. Die Regelstrecke ist mit 16 bezeichnet.
  • Die Regelung erfolgt mittels der Regeleinrichtung nach Fig. 2. Zur Bildung des unterlagerten Regelkreises 15 wird das Ausgangssignal der direkt hinter dem Stellglied 25 positionierten Meßeinrichtung 27 auf den Summierpunkt gegeben. In Fig. 2 entspricht dann die Meßeinrichtung 27 dem Wegaufnehmer 13. Ferner wird auf diesen Summierpunkt das Ausgangssignal des Integrators 18 gegeben. Das Ausgangssignal des Integrators 18 stellt den Sollwert für den Regelkreis 13 dar. Als Istwert ist die Position des Bandes 1 hinter dem Stellglied 25 vorgegeben. Die Regelabweichung wird auf den Stellungsregler 20 gegeben, dessen Ausgangssignal ein nachgeschaltetes Servoventil 21 ansteuert, das wiederum hydraulisch auf den Stellzylinder 12 einwirkt, wodurch das Stellglied hydraulisch verstellt wird.

Claims (12)

1. Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen, die über Rollen laufen und von einem Stellglied geführt werden und deren Position zur Erfassung der Regelabweichung bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die aus dem an einer vorgegebenen Stelle gemessenen Istwert und dem Sollwert ermittelte Regelabweichung multiplikativ mit der Bandgeschwindigkeit in einen ersten Regelkreis (14) zur Stabilisierung einfließt.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Istwert mittels einer von dem Stellglied (5; 25) entfernt positionierten Meßeinrichtung (9) gemessen wird.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Regelabweichung über einen P-Regler (18) auf den ersten Eingang und die Bandgeschwindigkeit auf den zweiten Eingang eines Multiplizierers (19) gegeben wird und daß dem Multiplizierer (19) ein Integrator (20) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Stellgliedes (5; 25) herangezogen wird.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Regelkreis (14) zwischen dem Ausgang des Integrators (20) und dem Stellglied ein zweiter Regelkreis (15) mit einem Stellungsregler (22) für das Stellglied (5) unterlagert ist und daß der Stellungsregler (22) mit einer Regelabweichung beaufschlagt wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators (20) als Sollwert und dem Istwert des Stellgliedes (5) gebildet wird.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Position des Stellgliedes (5) von einem Wegaufnehmer (13) bestimmt wird, dessen Ausgang auf den Summierpunkt (21) vor dem Stellungsregler (22) geschaltet ist.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Regelkreis (4) zwischen dem Ausgang des Integrators (20) und dem Stellglied ein zweiter Regelkreis (5) mit einem Stellungsregler (22) für das Stellglied unterlagert ist und daß der Stellungsregler (22) mit einer Regelabweichung beaufschlagt-wird, die aus dem Ausgangssignal des Integrators (20) als Sollwert und dem mittels einer direkt hinter dem Stellglied (25) positionierten Meßeinrichtung (27) gemessenen Istwert des Bandverlaufs gebildet wird.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 4 oder 6,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Stellungsregler (22) ein P-Regler ist.
8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Stellungsregler (20) mit dem Stellglied (5; 25) hydraulisch gekoppelt ist.
9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet ,
daß dem Stellungsregler (22) in Reihe ein Servoventil (23) und ein Stellzylinder (12) nachgeschaltet sind und daß der Kolben des Stellzylinders auf das Stellglied einwirkt.
10. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das Stellglied eine Steuerrolle (5) oder ein Haspel (25) ist.
11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Steuerrolle (5) schwenkbar gelagert ist.
12. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet ,
daß mit der Antriebsrolle (4) für den Bandlauf eine Tachometermaschine (8) verbunden ist, deren Ausgang mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers (7) verbunden ist.
EP83109530A 1983-03-03 1983-09-24 Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen Expired EP0117896B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3307499A DE3307499C3 (de) 1983-03-03 1983-03-03 Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen
DE3307499 1983-03-03

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Publication Number Publication Date
EP0117896A2 true EP0117896A2 (de) 1984-09-12
EP0117896A3 EP0117896A3 (en) 1985-08-21
EP0117896B1 EP0117896B1 (de) 1987-08-19

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EP83109530A Expired EP0117896B1 (de) 1983-03-03 1983-09-24 Regeleinrichtung zur kanten- oder mittengenauen Führung von bandförmigen Materialbahnen

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US (1) US4648539A (de)
EP (1) EP0117896B1 (de)
JP (1) JPS59168516A (de)
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