EP0169476B1 - Vorrichtung zur Durchführung eines Rollenwechsels - Google Patents

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EP0169476B1
EP0169476B1 EP85108866A EP85108866A EP0169476B1 EP 0169476 B1 EP0169476 B1 EP 0169476B1 EP 85108866 A EP85108866 A EP 85108866A EP 85108866 A EP85108866 A EP 85108866A EP 0169476 B1 EP0169476 B1 EP 0169476B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
web
regulating circuit
regulator
roll
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP85108866A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0169476A3 (en
EP0169476A2 (de
Inventor
Wolfgang Dipl.-Ing. Bauer
Wilhelm Schirm
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.)
Graphischer Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Graphischer Maschinenbau GmbH
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
Application filed by Graphischer Maschinenbau GmbH filed Critical Graphischer Maschinenbau GmbH
Publication of EP0169476A2 publication Critical patent/EP0169476A2/de
Publication of EP0169476A3 publication Critical patent/EP0169476A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0169476B1 publication Critical patent/EP0169476B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • B65H19/00—Changing the web roll
    • B65H19/10—Changing the web roll in unwinding mechanisms or in connection with unwinding operations
    • B65H19/14—Accumulating surplus web for advancing to machine while changing the web roll
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2408/00—Specific machines
    • B65H2408/20—Specific machines for handling web(s)
    • B65H2408/21—Accumulators
    • B65H2408/217—Accumulators of rollers type, e.g. with at least one fixed and one movable roller
    • B65H2408/2171—Accumulators of rollers type, e.g. with at least one fixed and one movable roller the position of the movable roller(s), i.e. the web loop, being positively actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/51—Encoders, e.g. linear

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a device of this type is known from DE-U 7 501 986.
  • a spindle which interacts with a nut provided on the slide is driven during the change of roles via a rigid shaft by an output of a branching gear, for example in the form of a planetary gear, the input of which via another rigid shaft is located at the output of an actuating gear, which is by means of the the drive shaft assigned to the processing machine is driven and its translation should be changeable by means of a so-called three-point controller as a function of a change in the web tension.
  • Another output of the branching transmission which can be activated as an alternative to the slide-side output, is connected to a pulling device which is arranged upstream of the memory and which stands still when the roll change is carried out.
  • JP-A-54 116519 does indeed result in a web store with a drive motor. In normal processing operations, this is regulated depending on the web speed difference between the memory input and the memory output in order to keep the web tension constant.
  • An arrangement of this type is not suitable for controlling the drive motor assigned to the web store when performing a roll change with the roll stationary.
  • DE-A 2 313 857 shows a device for carrying out a roll change when the roll is at a standstill with a displaceable carriage which is driven by means of a controllable drive device during the emptying of the memory.
  • a controllable drive device during the emptying of the memory.
  • DE-A 1774780 contains a control device for a winding machine, in which a web tension control circuit acting on the winding drive and a speed control circuit are provided.
  • these two control loops are not superordinate or subordinate to one another, but can alternatively be connected to the controller of an energy supply control loop. Only the speed control loop should be active for the role change.
  • the technical progress that can be achieved with these measures can be seen in particular in avoiding the disadvantages of the known arrangements.
  • the use of an individual drive assigned to the carriage, which is independent of the drive of the processing machine and of the roller drive, advantageously enables cascade control in which, due to its multi-stage nature, only very small changes in the controlled variable result and therefore extremely smooth running of the web.
  • the higher-level control loops advantageously have a corrective effect on the controller of the respective downstream control loop with their controller output, the fastest control loop, which monitors fluctuations in the energy flow, being the most subordinate control loop and the slowest, the web tension monitoring control loop being the most high-level control loop, which on the one hand ensures extremely short dead times and on the other hand a high level of sensitivity.
  • the measures of claim 2 ensure the same operating conditions in each quadrant.
  • the measures of claim 3 enable a simple and exact detection of the web tension on the basis of a change in position of the dancer roller, which at the same time represents a flexible link within the web guide.
  • the measures of claim 4 result in particularly short response times. Another advantage can be seen in the fact that the tachogenerators used emit analog electrical signals to the speed recorded.
  • the measures of claim 5 ensure that the same in and outside the role change be actual web tension sensor and target value transmitter can be used.
  • FIG. 1 The only figure in the drawing shows a schematic illustration of a reel changer according to the invention arranged upstream of a printing press and the control system associated therewith.
  • the roll changer 3 arranged upstream of the printing press 1 contains a roll holder 6 with stacking devices 7 for the rolls 4, 5 arranged one above the other and with a web connecting device 8 and with drive devices 9 assigned to the rolls 4 and 5.
  • the roll changer 3 also contains a web store arranged downstream of the roll holder 6 10, which is provided for receiving a web supply with stationary arranged on the bottom, received on a movable up and down carriage 12, movable relative to the stationary arranged deflection rollers 11.
  • the web 2 is looped around the deflection rollers 11 and 13, respectively.
  • the carriage 12 is received here on chain wheels 14, here endless lifting chains 15, which can be driven by means of an associated drive unit 16 which is firmly coupled to a pair of chain wheels.
  • the drawing is based on an operating state in which the running web 2 is removed from the upper roll 4 and the lower web 5 is held in a waiting position.
  • the diameter of the roll feeding the running web 2 can be monitored by means of a sensor 17.
  • the respective roll diameter is determined by means of a computer 17, which compares the pulses emitted when the running roll rotates, picked up by means of a pulse generator 17a, with pulses given by each pulse of the cylinders of the printing press 1 processing the web 2 and recorded by means of a pulse generator 17b and from this the current roll diameter is calculated.
  • the roll change is initiated when a preselected minimum diameter is reached. In the present case, this should take place when the roll is at a standstill.
  • the running roller 4 is braked to a standstill.
  • the run-off path 2a running therefrom is then cut.
  • the rear web end produced in this way is then glued to the beginning of the connecting web 2b contained on a new roll, here the lower roll 5.
  • the memory 10 which contains a certain web supply, is emptied. After the role change has been carried out, the memory 10 is refilled.
  • the carriage 12, which is forcibly drivable with the aid of the drive unit 16, is moved downwards to empty the store 10 and vice versa.
  • the carriage 12 is forcibly driven during the emptying of the memory with the aid of the associated drive unit 16 in such a way that as much web is always released as is required to keep the web tension constant within narrow limits.
  • the drive unit 16 assigned to the carriage 12 is designed here as a direct current machine which is connected to a power supply network via a supply line 18.
  • a DC machine is a so-called four-quadrant machine, which enables a stepless change from + to - and vice versa, both in terms of speed and torque, which is a prerequisite for avoiding voltage peaks at the reversal points.
  • An adjustable resistor can be provided in the supply line 18 to influence the voltage.
  • a four-quadrant thyristor current converter 19 is provided for this. This is a compact element with high efficiency and low losses.
  • the four-quadrant thyristor current converter 19 is adjusted by means of a control device so that the memory 10 always releases the web length required to keep the web tension constant.
  • a first control circuit 20 is provided with a controller 23, the output of which is connected to the thyristor current converter 19.
  • the controller 23 has two inputs, one of which is connected to an actual value transmitter 22 and the other is connected to a signal line 21 assigned to a setpoint.
  • a current or voltage measuring device arranged in the supply line 18 is used to form the actual value sensor 22.
  • the signal line 21 forms the output of a superimposed control circuit 27, by means of which speed fluctuations in the area of the printing press 1 and thus fluctuations in the web feed speed are detected.
  • the control circuit 27 which is cascade-like superimposed on the control circuit used to switch off current or voltage fluctuations in the supply network, comprises a controller 24, a Setpoint generator 25 and an actual value transducer 26.
  • the setpoint generator 25 of this cascade control circuit 27 is designed here as a tachometer generator that can be driven at the drive speed of the printing press 1.
  • the setpoint generator 25, which is designed as a tachometer generator can simply be firmly coupled to the machine longitudinal shaft.
  • the actual value transmitter 26 is designed as a tachometer generator which is driven with the drive speed of the drive unit 16 assigned to the carriage 12. Instead of a tachometer generator, a digital-to-analog converter could also be provided.
  • the controller 24 of the speed control circuit 27 has three inputs. At the third input there is the output of a controller 28 of a further, cascaded superordinate control circuit 29, by means of which web tension fluctuations are directly detected.
  • the actual value sensor used for this can be a force sensor that measures the force acting on the bearings of a roller wrapped in the web 2.
  • the actual value pickup contains a dancer roller 30 and a transducer 31 arranged downstream of it.
  • the dancer roller 30 changes its position depending on the web tension. This change in position is detected with the aid of converter 31 and is given to the assigned controller 28 in the form of an electrical signal as the actual value.
  • a manually adjustable potentiometer which is set to a value corresponding to the desired position of the dancer roller 30, can be used as the setpoint generator 32 of the web tension control circuit 29.
  • the three-stage cascade control ensures that the higher-level control loops 27 and 29, with their controller outputs, have a corrective effect on the controller of the respective downstream control loop, the fastest control loop 20 monitoring the network fluctuations being the most subordinate and the slowest, changing the position of the
  • the control circuit 29 monitoring the dancer roller 30 is the most superordinate control circuit, which is a very quickly responsive and yet very sensitive, ie result in small control variable changes.
  • the memory 10 emptied during these phases is refilled, while the new roll is processed until a minimum diameter is reached.
  • the drive device 9 respectively assigned to the running reel is driven after the desired peripheral speed has been reached at a speed regulated in the same manner as before for the drive unit 16.
  • a basic control circuit 20a is provided to compensate for current and voltage fluctuations in the energy supply network, the structure of which corresponds to the control circuit 20 and which is therefore only indicated by a dash-dotted outline.
  • This control circuit 20a acts on the energy supply assigned to the drive devices 9 and illustrated by the line 33.
  • a further control circuit 27a, which operates as a function of a change in the web speed, and this control circuit 29a, which operates as a function of a change in the web tension, are cascaded over this basic control circuit 20a.
  • a controller 24a is provided with its output at the third input of the controller of the basic control circuit 20a, which is connected in parallel to the controller 24 of the web speed control circuit 27 to the tachometer generator forming the setpoint generator 25 and driven by the longitudinal shaft of the printing press 1, and the like assigned with the speed of the drive devices 9 which can be driven to the respectively running roller 4 or 5 and are here also designed as tachometer generators 34.
  • a logic element 39 is arranged upstream of the actual value input of the controller 24a, into which the signals emitted by the actual value sensors 34 and the signals emitted by the computer 17 are fed.
  • a controller 28a is provided with its output at the third input of the controller 24a of the subordinate basic control circuit 27a, which is connected in parallel to the controller 28 of the web tension control circuit 29 to the setpoint generator 32 and, alternatively to the controller 28, to the through the dancer roller 30 and the converter 31 can be placed actual web tension sensor.
  • the actual value signal line 35 is branched and provided with a switch 36, by means of which the actual value generator formed by the dancer roller 30 and the converter 31 in the normal state with the controller 28a of the control circuit 29a assigned to the roller drive devices 9 and while the role change is being carried out until it is reached the normal running speed of the running roller can be connected to the controller 28 of the control circuit 29 assigned to the slide drive unit 16. This operating position is indicated in the drawing with solid lines.
  • the switching process which can be carried out by means of the switch 36 takes place after the end of the roll change and the acceleration of the new roll, that is to say after the storage 10 has been emptied guided this superordinate speed control loop 27.
  • the third input of the controller 24 of the speed control circuit 27 is connected to an adjustable potentiometer 37 which specifies the desired end position of the slide 12 and thus the desired path reserve in the memory 10.
  • a switch 38 is provided in the signal line assigned to the third input of the controller 24, by means of which the controller 24 can alternatively be connected to the potentiometer 37 or the controller 28 of the higher-level control circuit 29.
  • the drive unit 16 switches off automatically.
  • the switches 36 and 38 can be operated individually or preferably together.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-U 7 501 986 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird eine mit einer schlittenseitig vorgesehenen Mutter zusammenwirkende Spindel während des Rollenwechsels über eine starre Welle durch einen Ausgang eines Verzweigungsgetriebes, etwa in Form eines Planetengetriebes, angetrieben, dessen Eingang über eine weitere starre Welle am Ausgang eines Stellgetriebes liegt, das mittels der der Verarbeitungsmaschine zugeordneten Antriebswelle angetrieben wird und dessen Übersetzung mittels eines sogenannten Dreipunktreglers in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahnspannung veränderbar sein soll. Ein weiterer, alternativ zum schlittenseitigen Ausgang aktivierbarer Ausgang des Verzweigungsgetriebes liegt an einer dem Speicher vorgeordneten Zugvorrichtung, die bei der Durchführung des Rollenwechsels stillsteht. Bei dieser bekannten Anordnung besteht demnach eine mechanische Antriebsverbindung zwischen der Verarbeitungsmaschine und dem Schlittenantrieb. Hierdurch ist zwar sichergestellt, daß sich die Geschwindigkeit des Schlittens automatisch mit der Geschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine ändert. Die dafür benötigten mechanischen Wellen und Getriebe erfordern jedoch einen hohen Aufwand. Abgesehen davon können sich bei der bekannten mechanischen Verbindung aber auch durch Getriebeschwingungen etc. Ungenauigkeiten ergeben, die zu ruckartigen Beschleunigungen des Schlittens und damit zu einem unruhigen Lauf der Bahn führen. Dieser Nachteil wird bei der bekannten Anordnung dadurch noch verstärkt, daß eine Änderung der Bahnspannung über eine Verstellung des Stellgetriebes zu einer direkten Drehzahländerung der dem Schlitten zugeordneten Antriebswelle führt. Jede Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Stellgetriebes ist nämlich zwangsläufig mit einem aus der Beschleunigung bzw. Verzögerung resultierenden Stoß verbunden. Andererseits sind bei der bekannten Anordnung aber auch sehr lange Totzeiten zu erwarten, die nicht nur aus der zur Verstellung des Stellgetriebes benötigten Zeit resultieren, sondern auch daraus, daß Schwankungen im Hauptantrieb zunächst voll auf den Schlittenantrieb durchschlagen. In nachteiliger Weise können sich hierdurch ferner unerwünschte Verstärkungen der Regelabweichungen ergeben.
  • Aus der JP-A-54 116519 ergibt sich zwar ein Bahnspeicher mit einem Antriebsmotor. Dieser wird bei normalem Verarbeitungsbetrieb in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeitsdifferenz zwischen Speichereingang und Speicherausgang geregelt, um die Bahnspannung konstant zu halten. Eine Anordnung dieser Art ist für eine Steuerung des dem Bahnspeicher zugeordneten Antriebsmotors bei der Durchführung eines Rollenwechsels mit stillstehender Rolle nicht geeignet.
  • Die DE-A 2 313 857 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Rollenwechsels bei Rollenstillstand mit einem verschiebbaren Schlitten, der während der Entleerung des Speichers mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung zwangsangetrieben wird. Es ist jedoch nicht erkennbar, wie die Steuerung der Antriebseinrichtung erfolgen soll.
  • Die DE-A 1774780 enthält eine Regeleinrichtung für eine Aufwickelmaschine, bei der ein auf den Wickelantrieb wirkender Bahnspannungsregelkreis und ein Geschwindigkeitsregelkreis vorgesehen sind. Diese beiden Regelkreise sind einander jedoch nicht über- bzw. untergeordnet, sondern sind alternativ auf den Regler eines Energieversorgungsregelkreises aufschaltbar. Für den Rollenwechsel soll dabei nur der Geschwindigkeitsregelkreis aktiv sein.
  • Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile des gattungsgemäßen Standes der Technik eine Vorrichtung obenerwähnter Art zu schaffen, die sich nicht nur durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, sondern auch eine äußerst feinfühlige Regelung mit kurzen Ansprechzeiten ergibt.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der mit diesen Maßnahmen erzielbare technische Fortschritt ist insbesondere in der Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen zu sehen. Die Verwendung eines dem Schlitten zugeordneten, vom Antrieb der Verarbeitungsmaschine und vom Rollenantrieb unabhängigen Einzelantriebs ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Kaskadenregelung, bei der sich infolge ihrer Mehrstufigkeit nur sehr kleine Regelgrößenänderungen und damit ein äusserst ruhiger Lauf der Bahn ergeben. Die übergeordneten Regelkreise wirken hierbei in vorteilhafter Weise mit ihrem Reglerausgang korrigierend auf den Regler des jeweils nachgeordneten Regelkreises ein, wobei erfindungsgemäß der schnellste, Schwankungen im Energiestrom überwachende Regelkreis der am weitesten untergeordnete und der langsamste, die Bahnspannung überwachende Regelkreis der am weitesten übergeordnete Regelkreis ist, was einerseits äußerst geringe Totzeiten und andererseits eine hohe Feinfühligkeit gewährleistet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus den Unteransprüchen. So gewährleisten die Maßnahmen des Anspruchs 2 in jedem Quadranten dieselben Betriebsverhältnisse. Die Maßnahmen des Anspruchs 3 ermöglichen eine einfache und exakte Erfassung der Bahnspannung anhand einer Lageveränderung der Tänzerwalze, die gleichzeitig ein nachgiebiges Glied innerhalb der Bahnführung darstellt. Die Maßnahmen des Anspruchs 4 ergeben besonders kurze Ansprechzeiten. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die verwendeten Tachogeneratoren der jeweils aufgenommenen Drehzahl analoge elektrische Signale abgeben. Die Maßnahmen des Anspruchs 5 stellen sicher, daß in und außerhalb des Rollenwechsels derselbe Bahnspannungs-Ist-Wertaufnehmer und SollWertgeber Verwendung finden können.
  • Weitere zweckmäßige Fortbildungen ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen in Verbindung mit der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines einer Druckmaschine vorgeordneten, erfindungsgemäßen Rollenwechslers und der diesem zugeordneten Regelung.
  • Bei der Herstellung von Druckprodukten auf einer Rollenrotationsdruckmaschine der in der Zeichnung bei 1 angedeuteten, an sich bekannten Bauart, wird dieser eine laufende Papierbahn 2 zugeführt, die von mittels eines als Ganzes mit 3 bezeichneten Rollenwechslers ohne Betriebsunterbrechung nacheinander zum Einsatz bringbaren Rollen 4 bzw. 5 abgewickelt wird. Der der Druckmaschine 1 vorgeordnete Rollenwechsler 3 enthält einen Rollenträger 6 mit übereinander angeordneten Aufnahmeeinrichtungen 7 für die Rollen 4, 5 sowie mit einer Bahnverbindungseinrichtung 8 und mit den Rollen 4 bzw. 5 zugeordneten Antriebseinrichtungen 9. Der Rollenwechsler 3 enthält ferner einen dem Rollenträger 6 nachgeordneten Bahnspeicher 10, der zur Aufnahme eines Bahnvorrats mit bodenseitig stationär angeordneten, auf einem auf- und abbewegbaren Schlitten 12 aufgenommenen, gegenüber den stationär angeordneten Umlenkrollen 11 bewegbaren Umlenkrollen 13 versehen ist. Die Bahn 2 ist um die Umlenkrollen 11 bzw. 13 schleifenförmig herumgeführt. Der Schlitten 12 ist hier an über Kettenräder 14 geführten, hier endlosen Hubketten 15 aufgenommen, die mittels eines zugeordneten, mit einem Kettenradpaar fest gekuppelten Antriebsaggregats 16 antreibbar sind.
  • Der Zeichnung liegt ein Betriebszustand zugrunde, bei dem die laufende Bahn 2 von der oberen Rolle 4 abgenommen und die untere Bahn 5 in einer Wartestellung gehalten wird. Der Durchmesser der die laufende Bahn 2 speisenden Rolle kann mittels eines Fühlers 17 überwacht werden. In dargestllten Ausführungsbeispiel wird der jeweilige Rollendurchmesser mittels eines Rechners 17 ermittelt, der bei Umdrehung der laufenden Rolle abgegebene, mittels eines Impulsgebers 17a aufgenommene Impulse mit bei jeder Umdrehung der die Bahn 2 bearbeitenden Zylinder der Druckmaschine 1 abgegebene, mittels eines Impulsgebers 17b aufgenommene Impulse miteinander vergleicht und hieraus den aktuellen Rollendurchmesser errechnet. Beim Erreichen eines vorgewählten Mindestdurchmessers wird der Rollenwechsel eingeleitet. Dieser soll im vorliegenden Fall bei Rollenstillstand stattfinden. Hierzu wird die laufende Rolle 4 auf Stillstand abgebremst. Anschließend wird die hiervon ablaufende Auslaufbahn 2a gekappt. Das hierbei hergestellte hintere Bahnende wird anschließend mit dem Anfang der auf einer neuen Rolle, hier der unteren Rolle 5, enthaltenen Anschlußbahn 2b verklebt. Diese Vorgänge führt die Bahnverbindungseinrichtung 8 aus, die von der laufenden Bahn durchsetzt wird und die den Anfang der Anschlußbahn 2b, der mit einem Klebstreifen versehen ist, in Wartestellung hält.
  • Während des Rollenstillstands sollen Betriebsunterbrechungen unterbleiben. Hierzu wird der Speicher 10, der einen bestimmten Bahnvorrat enthält, entleert. Nach Durchführung des Rollenwechsels wird der Speicher 10 wieder aufgefüllt. Der mit Hilfe des Antriebsaggregats 16 zwangsweise antreibbare Schlitten 12 wird zum Entleeren des Speichers 10 nach unten bewegt und umgekehrt. Zur Vermeidung von Bahnspannungsschwankungen während des Rollenwechsels wird der Schlitten 12 während der Entleerung des Speichers mit Hilfe des zugeordneten Antriebsaggregats 16 derart zwangsweise angetrieben, daß stets genau so viel Bahn freigegeben wird, wie benötigt wird, um die Bahnspannung innerhalb enger Grenzen konstant zu halten.
  • Das dem Schlitten 12 zugeordnete Antriebsaggregat 16 ist hier als Gleichstrommaschine ausgebildet, die über eine Versorgungsleitung 18 an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen ist. Bei einer Gleichstrommaschine handelt es sich um eine sogenannte Vierquadranten-Maschine, die sowohl hinsichtlich der Drehzahl als auch des Drehmoments einen stufenlosen Wechsel von + nach - und umgekehrt ermöglicht, was Voraussetzung für die Vermeidung von Spannungsspitzen in den Umkehrpunkten ist. Außerdem ergeben sich hierbei lineare Spannungs-Drehzahlkennlinien, was eine Beeinflussung der Drehzahl mittels einer Beeinflussung der Spannung erleichtert. Gleichzeitig ergeben sich bei einer Beeinflussung der Spannung in wünschenswerter Weise kurze Ansprechzeiten. Zur Beeinflussung der Spannung kann in der Versorgungsleitung 18 ein verstellbarer Widerstand vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu ein Vierquadranten-Thyristor-Stromwandler 19 vorgesehen. Hierbei handelt es sich um ein kompaktes Element mit hohem Wirkungsgrad und geringen Verlusten. Der Vierquadranten-Thyristor-Stromwandler 19 wird mittels einer Regelungseinrichtung so verstellt, daß der Speicher 10 stets die zum Konstanthalten der Bahnspannung benötigte Bahnlänge freigibt.
  • Zum Ausgleich von Strom- bzw. Spannungsschwankungen im Energieversorgungsnetz ist ein erster Regelkreis 20 mit einem Regler 23 vorgesehen, dessen Ausgang am Thyristor-Stromwandler 19 liegt. Der Regler 23 besitzt zwei Eingänge, von denen einer an einem Istwertgeber 22 liegt und der andere an einer einem Sollwert zugeordneten Signalleitung 21 liegt. Zur Bildung des Istwertaufnehmers 22 findet ein in der Versorgungsleitung 18 angeordnetes Strom- oder Spannungsmeßgerät Verwendung. Die Signalleitung 21 bildet den Ausgang eines überlagerten Regelkreises 27, mittels dessen Drehzahlschwankungen im Bereich der Druckmaschine 1 und damit Schwankungen der Bahneinzugsgeschwindigkeit erfaßt werden.
  • Der dem zur Ausschaltung von Strom- bzw. Spannungsschwarrkungen im Versorgungsnetz dienenden Regelkreis kaskadenförmig überlagerte Regelkreis 27 umfaßt einen Regler 24, einen Sollwertgeber 25 und einen Istwertaufnehmer 26. Der Sollwertgeber 25 dieses kaskadenförmig übergeordneten Regelkreises 27 ist hier als Tachogenerator ausgebildet, der mit der Antriebsgeschwindigkeit der Druckmaschine 1 antreibbar ist. Hierzu kann der als Tachogenerator ausgebildete Sollwertgeber 25 einfach mit der Maschinenlängswelle festgekuppelt sein. Der Istwertgeber 26 ist als Tachogenerator ausgebildet, der mit der Antriebsgeschwindigkeit des den Schlitten 12 zugeordneten Antriebsaggregat 16 angetrieben wird. Anstelle eines Tachogenerators könnte auch ein Digital-Analog-Wandler vorgesehen sein.
  • Der Regler 24 des Drehzahl-Regelkreises 27 besitzt drei Eingänge. Am dritten Eingang liegt hier der Ausgang eines Reglers 28 eines weiteren, kaskadenförmig übergeordneten Regelkreises 29, mittels dessen Bahnspannungsschwankungen direkt erfaßt werden. Der hierfür verwendete Ist- wertaufnehmer kann ein Kraftaufnehmer sein, der die auf die Lager einer von der Bahn 2 umschlungenen Walze wirkende Kraft mißt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Istwertaufnehmer eine Tänzerwalze 30 und einen dieser nachgeordneten Wandler 31. Die Tänzerwalze 30 ändert ihre Lage in Abhängigkeit von der Bahnspannung. Diese Lageänderung wird mit Hilfe des Wandlers 31 erfaßt und in Form eines elektrischen Signals als Istwert dem zugeordneten Regler 28 aufgegeben. Als Sollwertgeber 32 des Bahnspannungs-Regelkreises 29 kann ein von Hand einstellbares Potentiometer Verwendung finden, das auf einen der gewünschten Lage der Tänzerwalze 30 entsprechenden Wert eingestellt wird.
  • Die hier vorgesehene, dreistufige Kaskadenregelung stellt sicher, daß die übergeordneten Regelkreise 27 bzw. 29 mit ihren Reglerausgängen korrigierend auf den Regler des jeweils nachgeordneten Regelkreises einwirken, wobei der schnellste, die Netzschwankungen überwachende Regelkreis 20 der am weitesten untergeordnete und der langsamste, die Lageänderung der Tänzerwalze 30 überwachende Regelkreis 29 der am weitesten übergeordnete Regelkreis ist, was eine sehr schnell ansprechende und dennoch sehr feinfühlige, d.h. kleine Regelgrößenänderungen aufweisende Regelung ergibt.
  • Nach Beendigung des Rollenwechsels und anschließender Beschleunigung der nun die Bahn 2 speisenden neuen Rolle auf die Bahngeschwindigkeit wird der während dieser Phasen entleerte Speicher 10 wieder aufgefüllt, während die neue Rolle bis zum Erreichen eines Mindestdurchmessers abgearbeitet wird. Um auch während dieses normalen Betriebszustands außerhalb des Rollenwechsels Bahnspannungsschwankungen möglichst auszuscheiden, wird die der laufenden Rolle jeweils zugeordnete Antriebseinrichtung 9 nach Erreichen der gewünschten Umfangsgeschwindigkeit mit einer in derselben Weise wie vorher die Geschwindigkeit des Antriebsaggregats 16 geregelten Geschwindigkeit angetrieben.
  • Hierzu ist ein zum Ausgleich von Strom- und Spannungsschwankungen im Energieversorgungsnetz dienender Grundregelkreis 20a vorgesehen, dessen Aufbau dem Regelkreis 20 entspricht und der daher lediglich durch eine strichpunktierte Umrißlinie angedeutet ist. Mittels dieses Regelkreises 20a wird auf die den Antriebseinrichtungen 9 zugeordnete, durch die Leitung 33 verdeutlichte Energiezufuhr eingewirkt. Diesem Grundregelkreis 20a ist ein weiterer, in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahngeschwindigkeit arbeitender Regelkreis 27a und diesem wiederum ein in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahnspannung arbeitender Regelkreis 29a kaskadenförmig überlagert.
  • Zur Bildung des Regelkreises 27a ist ein mit seinem Ausgang am dritten Eingang des Reglers des Grundregelkreises 20a liegender Regler 24a vorgesehen, der parallel zum Regler 24 des Bahngeschwindigkeitsregelkreises 27 mit dem den Sollwertgeber 25 bildenden, von der Längswelle der Druckmaschine 1 angetriebenen Tachogenerator verbunden ist und dem mit der Geschwindigkeit der der jeweils laufenden Rolle 4 bzw. 5 zugeordneten Antriebeinrichtungen 9 antreibbare, hier ebenfalls als Tachogeneratoren ausgebildete Ist- wertaufnehmer 34 zugeordnet sind. Dem Istwerteingang des Reglers 24a ist hier ein Verknüpfungsglied 39 vorgeordnet, in das die von dem Istwertaufnehmern 34 abgegebenen Signale und die vom Rechner 17 abgegebenen Signale eingespeist werden.
  • Zur Bildung des Regelkreises 29a ist ein mit seinem Ausgang am dritten Eingang des Reglers 24a des untergeordneten Grundregelkreises 27a liegender Regler 28a vorgesehen, der parallel zum Regler 28 des Bahnspannungsregelkreises 29 mit dem Sollwertgeber 32 verbunden ist und alternativ zum Regler 28 an den durch die Tänzerwalze 30 und den Wandler 31 gebildeten Bahnspannungs-Istwertaufnehmer gelegt werden kann. Hierzu ist die Istwert-Signalleitung 35 verzweigt und mit einem Schalter 36 versehen, mittels dessen der durch die Tänzerwalze 30 und den Wandler 31 gebildete Istwertgeber im Normalzustand mit dem Regler 28a des den Rollenantriebseinrichtungen 9 zugeordneten Regelkreises 29a und während der Durchführung des Rollenwechsels bis zum Erreichen der normalen Laufgeschwindigkeit der laufenden Rolle mit dem Regler 28 des dem Schlittenantriebsaggregat 16 zugeordneten Regelkreises 29 verbindbar ist. Diese Betriebsstellung ist in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien angedeutet.
  • Der mittels des Schalters 36 durchführbare Schaltvorgang erfolgt nach Beendigung des Rollenwechsels und der Beschleunigung der neuen Rolle, also nach Beendigung der Entleerung des Speichers 10. Beim anschließenden Auffüllen des Speichers 10 wird das dem Schlitten 12 zugeordnete Antriebsaggregat 16 demnach nur noch vom Spannungsregelkreis 20 und dem diesem übergeordneten Drehzahlregelkreis 27 geführt. Der dritte Eingang des Reglers 24 des Drehzahlregelkreises 27 liegt in diesem Falle an einem einstellbaren Potentiometer 37, das die gewünschte Endstellung des Schlittens 12 und damit den gewünschten Bahnvorrat im Speicher 10 vorgibt. Hierzu ist in der dem dritten Eingang des Reglers 24 zugeordneten Signalleitung ein Schalter 38 vorgesehen, mittels dessen der Regler 24 alternativ an das Potentiometer 37 bzw. den Regler 28 des übergeordneten Regelkreises 29 gelegt werden kann. Bei Erreichen der gewünschten Füllhöhe schaltet das Antriebsaggregat 16 automatisch ab. Die Schalter 36 und 38 können einzeln oder vorzugsweise gemeinsam betätigt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Rollenwechsels bei Rollenstillstand mit einem bei Rollenstillstand entleerbaren und anschließend wieder befüllbaren Bahnspeicher (10), der mindestens eine stationäre Umlenkwalze (11) und mindestens eine gegenüber dieser verschiebbare Umlenkwalze (13) aufweist, die hierzu auf einem Schlitten (12) aufgenommen ist, der während der Entleerung des Speichers mittels einer Antriebseinrichtung (16) zwangsangetrieben wird, deren Arbeitsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahnspannung und der Geschwindigkeit einer mit der Bahn (2) gespeisten Verarbeitungsmaschine beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schlitten (12) zugeordnete Antriebseinrichtung als vom Antrieb der Verarbeitungsmaschine (1) und vom Rollenantrieb eines dem Bahnspeicher (10) vorgeordneten, mit Rollenaufnahmeeinrichtungen (7), Rollenantriebseinrichtungen (9) und einer Bahnverbindeeinrichtung (8) versehenen Rollenträgers (6) unabhängiges Antriebsaggregat (16) ausgebildet ist, dessen Energieversorgung durch eine aus drei einander überlagernden Regelkreisen (20, 27, 29) bestehende Kaskadenregelung geregelt wird, wobei der Regler (23) eines die Energiezufuhr zum Antriebsaggregat (16) regelnden Regelkreises (20) mittels der vom Regler (24) eines die Bahngeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Schlittens (12) erfassenden Regelkreises (27) gebildeten Stellgröße und der Regler (24) dieses Regelkreises (27) von der vom Regler (28) eines die Bahnspannung mit einem einstellbaren Bahnspannungs-Sollwert vergleichenden Regelkreises (29) gebildeten Stellgröße verstellbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schlitten (12) zugeordnete Antriebsaggregat (16) als Vierquadranten-maschine, vorzugsweise als Gleichstrommaschine, ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert-Aufnehmer des in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahnspannung arbeitenden Regelkreises (29) eine von der Bahn (2) umschlungene Tänzerwalze (30) aufweist und daß der Sollwert- Geber (32) des in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahnspannung arbeitenden Regelkreises (29) als von Hand einstellbares Potentiometer ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert-Geber (26) des in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahngeschwindigkeit arbeitenden Regelkreises (27) einen vom Schlittenantriebsaggregat (16) antreibbaren Tachogenerator aufweist und daß der Sollwert-Geber (25) des in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahngeschwindigkeit arbeitenden Regelkreises (27) einen mit der Arbeitsgeschwindigkeit einer mit der Bahn (2) beschickbaren Verarbeitungsmaschine (1) antreibbaren Tachogenerator aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der an den Bahnspannungs-Istwert-Aufnehmer (30, 31) sich anschließenden Signalleitung (35) ein Schalter (36) vorgesehen ist, mittels dessen der Istwert-Aufnehmer (30, 31) für Normalbetrieb vom nachgeordneten, dem Schlittenantriebsaggregat (16) zugeordneten Regler (28) trennbar und mit einem Regler (28a) eines der Rollenantriebseinrichtung zugeordneten Regelkreises (29a) verbindbar ist, wobei vorzugsweise der Regler (28) des dem Schlittenantriebsaggregat zugeordneten Regelkreises (29) und der Regler (28a) des der Rollenantriebseinrichtung (9) zugeordneten Regelkreises (29a) bezüglich des Sollwert-Gebers (32) parallel geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (29a) einem weiteren, in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahngeschwindigkeit arbeitender Regelkreis (27a) überlagert ist, dessen Regler (24a) parallel zum Regler (24) des dem Schlittenantriebsaggregat (16) zugeordneten Regelkreises (27) an dem mit der Arbeitsgeschwindigkeit der mit der Bahn (2) beschickbaren Verarbeitungsmaschine (1) antreibbaren Sollwert-Geber (25) liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert-Aufnehmer (24) des Regelkreises (27a) als von der der jeweils laufenden Rolle zugeordneten Antriebseinrichtung (9) antreibbarer Tachogenerator ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem dritten Eingang des Reglers (24) des in Abhängigkeit von einer Änderung der Bahngeschwindigkeit arbeitenden Regelkreises (27) zugeordneten Signalleitung ein Schalter (38) vorgesehen ist, mittels dessen der Regler (24) zum Befüllen des Speichers (10) alternativ zum Ausgang des übergeordneten Regelkreises (29) an ein von Hand einstellbares Potentiometer legbar ist.
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