EP0716998A2 - Vorrichtung zur seitlichen Führung einer laufenden Materialbahn - Google Patents

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EP0716998A2
EP0716998A2 EP95119113A EP95119113A EP0716998A2 EP 0716998 A2 EP0716998 A2 EP 0716998A2 EP 95119113 A EP95119113 A EP 95119113A EP 95119113 A EP95119113 A EP 95119113A EP 0716998 A2 EP0716998 A2 EP 0716998A2
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web
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sensor
remote
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    • B65H2301/443—Moving, forwarding, guiding material by acting on surface of handled material
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    • B65H2301/443243—Rollers pivoting around an axis perpendicular to the plane of the material (especially when web is running in a U-loop)
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    • B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
    • B65H2557/262—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on feed forward control

Definitions

  • the present invention relates to a device for the lateral guidance of a running material web with a pivoting frame pivotable about an off-center pivot axis and a stationary web cantan run-out sensor at a short distance from the deflection roller remote from the pivot axis for obtaining a position deviation signal of the web running from this deflection roller for one on the Swing drive of the swing frame acting control loop.
  • a device for the lateral guidance of a running material web with a pivoting frame pivotable about an off-center pivot axis and a stationary web cantan run-out sensor at a short distance from the deflection roller remote from the pivot axis for obtaining a position deviation signal of the web running from this deflection roller for one on the Swing drive of the swing frame acting control loop.
  • Such a device is known from the article "Basic Techniques for Controlling Web Position" by Sorsen in "Automation", April 1966, p. 105 ff., Fig. 3 (b).
  • Such devices usually have two deflecting rollers carried by the swivel frame and only require a short inlet length because the swivel axis runs approximately in the plane of the surface line of the deflecting roller near the swivel axis, onto which the incoming material web section runs, so that this only has one torsion during the corrective swivels, but not one Undergoes offset.
  • the deflection roller which is remote from the swivel axis and over which the web runs, also performs a lateral translation movement during the swivels, which causes an immediately effective proportional portion of the control intervention, while the angular rotation of the swivel frame brings the running belt into the desired position.
  • the known guiding devices with such swivel frames are only provided for one web running direction. However, it occurs in some applications that the web must also run in the opposite direction (in reverse operation) and web edge guidance is required or desired even in this operating state.
  • a complex solution to this task is to provide a swivel drive on both sides of the swivel frame and to have it act here to effect a lateral offset, and also to provide a stationary outlet sensor near the outlet point of both deflecting rollers.
  • the swivel drive is then locked in the central position on the entry side and the associated web edge sensor is switched off, while the sensor and the swivel drive on the other side of the swivel frame effect the known regulation on the exit side.
  • Another device for lateral guidance of running material webs intended for both running directions is known from DE-AS 21 37 706.
  • two deflecting rollers are mounted in a swivel frame, the swivel axis lying centrally between the roller axes, namely intersecting the center of the plane defined by the roller axes at right angles.
  • Fixed web edge sensors are arranged in the vicinity of both run-off points, the sensor detecting the running web section being active and the error signal for one Control process to eliminate the error provides.
  • the above invention includes the knowledge that in most cases the use of devices for lateral material web guidance effective in both running directions is one of the running directions which is predominant and for this primary running direction the regulation should be effective which does not subject the incoming web section to lateral displacements and the like
  • the control process is based on a lateral position signal generated by a fixed web edge sensor located near the discharge point.
  • a lateral displacement of the incoming web section can be accepted, whereby for this case a control can be used for the lateral web guidance, as is known per se in rewinders, for example from the source cited at the beginning, "Basic Techniques for Controlling Web Position ", Fig. 6.
  • the known and kinematically advantageous pivot frame with eccentric pivot axis is used in a new way and included in a control process.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device for the lateral guidance of a running material web which can be operated while maintaining a simple and proven mechanical construction and known control quality in one running direction in the other running direction with a satisfactory result of the web lateral guidance.
  • the object is achieved by a web edge inlet sensor which is at least virtually connected to the side of the swivel frame remote from the swivel axis for obtaining a position deviation signal of the web approaching the deflection roller remote from the swivel axis for a control circuit acting on the swivel drive of the swivel frame.
  • the inlet sensor which is effective in reverse operation, is rigidly attached to the swivel frame in the simplest form and thus detects the changes in the position of the monitored web edge relative to the side of the swivel frame remote from the swivel axis.
  • hydraulic or electrical tracking can be used instead of a rigid mechanical connection.
  • a virtual connection is also possible, in which the web edge sensor is fixed in place, but its signal is superimposed by a signal for the lateral position of the side of the pivot frame remote from the pivot axis in such a way that a signal is obtained for only the relative changes mentioned.
  • the swivel frame can also be constructed with only one deflection roller instead of two deflection rollers, in which case instead of the deflection roller near the swivel axis and away from the swivel axis, the surface lines of the one deflection roller on which the material web runs up or down, i.e. a swivel axis near it, must be considered and a surface line distant from the swivel axis.
  • the swivel frame can also have three or more deflecting rollers instead of two to increase the frictional engagement.
  • a swivel frame 8 On a fixed mounting frame 10, a swivel frame 8 is guided and mounted by means of sliding guide elements 13 such that it can execute swivel movements whose axis 6 runs eccentrically, approximately in the plane of the section of the material web 12 that runs in forward operation (arrow V).
  • the swivel drive 9 is indicated as a hydraulic cylinder.
  • a web edge sensor 1 is fastened in the mounting frame 10 and is only active in the forward mode, i.e. if the material section monitored by him is the outgoing section, and which therefore represents a discharge sensor 1.
  • a web edge sensor 2 is held on the swivel frame 8 by means of a carrier 3 in such a way that it is in the vicinity of the fixed roller 4. This sensor is only active in reverse operation (arrow R) and then monitors the incoming section of the material web, which is why it is referred to as the inlet sensor 2.
  • the swivel drive 9 acts on the swivel drive 9 as an actuator and regulates any web position deviations that occur. This operation does not differ from the operation known and customary with these swivel frame side guiding devices.
  • the outlet sensor 1 is switched off and the inlet sensor 2, which is now monitoring the incoming material web section, is switched on, which due to its mechanical connection with the swivel frame 8 participates in its lateral movements and detects lateral position deviations occurring in the inlet before they reach the swivel frame 8.
  • the drive 9 is controlled in such a way that the inlet sensor 2 and thus the run-up point on the deflection roller 5 remote from the pivot axis follows the position changes of the web edge, whereby the position error is eliminated without success, i.e. the web edge position behind the pivot frame 8, being checked.
  • This operating state is therefore a controller.
  • the swivel drive 9 is indicated here in the form of a hydraulic cylinder; however, an electromechanical drive or another suitable swivel drive can be used.
  • a web center guide can be implemented with one sensor each for a web edge, in which case an exit sensor and an inlet sensor are then to be provided for each web edge.
  • sensor 1 two sensors would have to be used, one for the right and one for the left web edge.
  • a right and a left web edge sensor would then have to be provided instead of sensor 2.
  • the sensors themselves can be of any suitable type, for example also diode line cameras.

Landscapes

  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Die Vorrichtung zur seitlichen Führung einer laufenden Materialbahn 12 hat einen um eine außermittige Schwenkachse 6 schwenkbaren Schwenkrahmen 8 mit zwei Umlenkwalzen 7, 5. In der Nähe der schwenkachsenfernen Umlenkwalze 5 ist ein ortsfester Auslaufsensor 1 angebracht, der das im Vorwärtsbetrieb in Pfeilrichtung V ablaufende Materialbahntrum verfolgt und ein Signal für einen Regelkreis zur Ansteuerung des Schwenkantriebs 9 erzeugt. In größerem Abstand von der schwenkachsenfernen Umlenkwalze 5 und nahe bei einer im Rückwärtsbetrieb R dem Schwenkrahmen 8 vorgelagerten Festwalze 4 befindet sich ein mit dem Schwenkrahmen 8 verbundener Einlaufsensor 2, der im Rückwärtsbetrieb eine Bahnkante verfolgt und ein Steuersignal zur Ansteuerung des Schwenkantriebs 9 erzeugt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur seitlichen Führung einer laufenden Materialbahn mit einem um eine außermittig gelegene Schwenkachse schwenkbaren Schwenkrahmen und einem ortsfesten Bahnkantan-Auslaufsensor in geringer Entfernung von der schwenkachsenfernen Umlenkwalze zur Gewinnung eines Lageabweichungssignals der von dieser Umlenkwalze ablaufenden Bahn für einen auf den Schwenkantrieb des Schwenkrahmens wirkenden Regelkreis.
    Eine solche Vorrichtung ist aus dem Aufsatz "Basic Techniques for Controlling Web Position" von Sorsen in "Automation", April 1966, S. 105 ff., Fig. 3 (b) bekannt.
  • Solche Vorrichtungen haben gewöhnlich zwei vom Schwenkrahmen getragene Umlenkwalzen und benötigen nur eine kurze Einlauflänge, weil die Schwenkachse etwa in der Ebene der Mantellinie der schwenkachsennahen Umlenkwalze verläuft, auf die der einlaufende Materialbahnabschnitt aufläuft, sodaß dieser bei den korrigierenden Schwenkungen nur eine Torsion, nicht aber einen Seitenversatz erfährt.
  • Die schwenkachsenferne Umlenkwalze, über die die Bahn abläuft, führt bei den Schwenkungen außer ihrer Winkeldrehung auch eine seitliche Translationsbewegung aus, welche einen sofort wirksamen Proportionalanteil des Regeleingriffs bewirkt, während die Winkeldrehung des Schwenkrahmens das laufende Band in die gewünschte Sollage bringt.
  • Die bekannten Führungsvorrichtungen mit solchen Schwenkrahmen sind nur für eine Bahnlaufrichtung vorgesehen. Es kommt jedoch in einigen Anwendungsfällen vor, daß die Bahn auch in umgekehrter Richtung (im Rückwärtsbetrieb) laufen muß und auch in diesem Betriebszustand eine Bahnkantenführung erforderlich oder gewünscht ist.
  • Eine aufwendige Lösung für diese Aufgabe ist es, auf beiden Seiten des Schwenkrahmens einen Schwenkantrieb vorzusehen und hier zur Bewirkung eines Seitenversatzes angreifen zu lassen, und auch nahe der Ablaufstelle beider Umlenkwalzen einen ortsfesten Auslaufsensor vorzusehen. Abhängig von der Bahnlaufrichtung wird dann der Schwenkantrieb auf der Einlaufseite in der mittigen Stellung arretiert und der zugehörige Bahnkantensensor abgeschaltet, während der Sensor und der Schwenkantrieb der anderen Seite des Schwenkrahmens die bekannte Regelung auf der Auslaufseite bewirken. Diese Lösung ist nicht nur wegen der Notwendigkeit zweier Schwenkantriebe aufwendig, sondern auch deswegen, weil einfache und vorteilhafte Lagerungs- und Führungskinematiken des Schwenkrahmens nicht verwendet werden können, wie sie aus DE-PS 26 35 631 oder DE-PS 31 25 852 bekannt sind. Bei diesen Ausbildungen ist der Schwenkrahmen von Gleitführungselementen so geführt, daß er nur Bewegungen um einen ortsfest bleibenden Momentanpol als virtuelle Schwenkachse ausführen kann.
  • Eine andere für beide Laufrichtungen gedachte Vorrichtung zur seitlichen Führung laufender Materialbahnen ist aus DE-AS 21 37 706 bekannt. Bei dieser sind zwei Umlenkwalzen in einem Schwenkrahmen gelagert, wobei die Schwenkachse mittig zwischen den Walzenachsen liegt, nämlich das Zentrum der von den Walzenachsen definierten Ebene rechtwinklig schneidet. In der Nähe beider Ablaufstellen sind ortsfeste Bahnkantensensoren angeordnet, wobei jeweils der den ablaufenden Bahnabschnitt erfassende Sensor aktiv ist und das Fehlersignal für einen Regelvorgang zur Beseitigung des Fehlers liefert.
  • Auch bei dieser Lösung ist die konstruktive Ausbildung des Schwenkrahmens und seiner Lagerung schwierig und aufwendig. Es kommt hinzu, daß bei einer Korrekturschwenkung des Schwenkrahmens auch der einlaufende Bahnabschnitt einer seitlichen Verlagerung unterworfen wird, was mechanische Beanspruchungen zur Folge hat. Auch entsteht dadurch im Einlauf ein zusätzlicher Fehler, der durch die Regelung beseitigt werden muß. Diese weniger günstigen Verhältnisse des Bahnlaufs sind in beiden Laufrichtungen gleichermaßen vorhanden. Wenn eine der beiden Laufrichtungen den überwiegend stattfindenden primären Betrieb darstellt, ist dieser dem genannten Nachteil unterworfen.
  • Zur vorstehenden Erfindung gehört die Erkenntnis, daß in den meisten Fällen der Verwendung von in beiden Laufrichtungen wirksamen Vorrichtungen zur seitlichen Materialbahnführung eine der Laufrichtungen die vorherrschende ist und für diese primäre Laufrichtung die Regelung wirksam sein sollte, die den einlaufenden Bahnabschnitt keinen seitlichen Versetzungen unterwirft und deren Regelvorgang ausgeht von einem Seitenlagesignal, das ein nahe der Ablaufstelle angeordneter ortsfester Bahnkantensensor erzeugt.
  • Für die sekundäre Laufrichtung kann dagegen eine seitliche Verlagerung des einlaufenden Bahnabschnitts hingenommen werden, wobei man sich zur seitlichen Bahnführung für diesen Fall einer Steuerung bedienen kann, wie sie an sich bei Aufwicklern bekannt ist, beispielsweise aus der eingangs zitierten Quelle "Basic Techniques for Controlling Web Position", Fig. 6. In diesem Betriebszustand wird der bekannte und kinematisch vorteilhaft ausführbare Schwenkrahmen mit außermittiger Schwenkachse in neuartiger Weise eingesetzt und in einen Steuervorgang einbezogen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung einer Vorrichtung zur Seitenführung einer laufenden Materialbahn, die unter Beibehaltung einer einfachen und bewährten mechanischen Konstruktion und bekannter Regelungsgüte in der einen Laufrichtung auch in der anderen Laufrichtung mit befriedigendem Ergebnis der Bahnseitenführung betrieben werden kann.
  • Ausgehend von der eingangs genannten bekannten Ausbildung gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe durch einen zumindest virtuell mit der schwenkachsenfernen Seite des Schwenkrahmens verbundenen Bahnkanten-Einlaufsensor zur Gewinnung eines Lageabweichungssignals der im Rückwärtsbetrieb auf die schwenkachsenferne Umlenkwalze auflaufenden Bahn für einen auf den Schwenkantrieb des Schwenkrahmens wirkenden Steuerkreis.
  • Der im Rückwärtsbetrieb wirksame Einlaufsensor ist also in der einfachsten Ausbildung starr am Schwenkrahmen angebracht und erfaßt somit die Veränderungen der Lage der überwachten Bahnkante relativ zur schwenkachsenfernen Seite des Schwenkrahmens. Bei großen Anlagen kann statt einer starren mechanischen Verbindung eine hydraulische oder elektrische Nachführung verwendet werden. Möglich ist aber auch eine virtuelle Verbindung, bei der der Bahnkantensensor ortsfest angebracht ist, aber sein Signal von einem Signal für die Seitenlage der schwenkachsenfernen Seite des Schwenkrahmens in der Weise überlagert wird, daß ein Signal für nur die genannten Relativveränderungen gewonnen wird.
  • Es versteht sich, daß der Schwenkrahmen anstelle von zwei Umlenkwalzen auch mit nur einer Umlenkwalze gebaut sein kann, wobei dann statt der schwenkachsennahen und schwenkachsenfernen Umlenkwalze die Mantellinien der einen Umlenkwalze zu betrachten sind, auf denen die Materialbahn auf- bzw. abläuft, also eine schwenkachsennahe und eine schwenkachsenferne Mantellinie. Andererseits kann der Schwenkrahmen anstelle von zwei zur Erhöhung des Reibschlusses auch drei oder mehr Umlenkwalzen aufweisen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnung weiter erläutert. Diese zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Seitenführung einer laufenden Materialbahn für Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb.
  • Auf einem ortsfesten Einbaurahmen 10 ist mittels Gleitführungselementen 13 ein Schwenkrahmen 8 derart geführt und gelagert, daß er Schwenkbewegungen ausführen kann, deren Achse 6 außermittig verläuft, und zwar etwa in der Ebene des im Vorwärtsbetrieb (Pfeil V) auflaufenden Abschnitts der Materialbahn 12. Der Schwenkantrieb 9 ist als Hydraulikzylinder angedeutet.
  • Im Schwenkrahmen 8 sind zwei Umlenkwalzen 7 und 5 gelagert und die Materialbahn 12 umläuft vor und hinter den Umlenkwalzen des Schwenkrahmens ortsfest gelagerte Festwalzen 11 und 4. Im Vorwärtsbetrieb mit der Laufrichtung V ist 11 die festmontierte Einlaufwalze und 4 die festmontierte Auslaufwalze.
  • In der Nähe der Ablaufstelle der Materialbahn von der schwenkachsenfernen Umlenkwalze 5 ist im Einbaurahmen 10 ein Bahnkantensensor 1 befestigt, der nur im Vorwärtsbetrieb aktiv ist, d.h. wenn der von ihm überwachte Materialabschnitt der auslaufende Abschnitt ist, und der deshalb einen Auslaufsensor 1 darstellt.
  • Mittels eines Trägers 3 ist ein Bahnkantensensor 2 am Schwenkrahmen 8 so gehalten, daß er sich in der Nähe der Festwalze 4 befindet. Dieser Sensor ist nur im Rückwärtsbetrieb (Pfeil R) aktiv und überwacht dann den einlaufenden Abschnitt der Materialbahn, weshalb er als Einlaufsensor 2 bezeichnet wird.
  • Im Vorwärtsbetrieb mit der Bahnlaufrichtung V ist der Sensor 1 aktiv und liefert das Lageabweichungssignal, das in einem Regelkreis verarbeitet wird, welcher den Schwenkantrieb 9 als Stellglied beaufschlagt und auftretende Bahnlagenabweichungen wegregelt. Dieser Betrieb unterscheidet sich nicht von dem mit diesen Schwenkrahmen-Seitenführungsvorrichtungen bekannten und üblichen Betrieb.
  • Im Rückwärtsbetrieb ist der Auslaufsensor 1 abgeschaltet und der den jetzt einlaufenden Materialbahnabschnitt überwachende Einlaufsensor 2 eingeschaltet, der aufgrund seiner mechanischen Verbindung mit dem Schwenkrahmen 8 dessen seitliche Bewegungen mitmacht und im Einlauf auftretende Seitenlageabweichungen erfaßt, bevor sie den Schwenkrahmen 8 erreichen. Der Antrieb 9 wird derart angesteuert, daß der Einlaufsensor 2 und damit die Auflaufstelle auf die schwenkachsenferne Umlenkwalze 5 den Lageänderungen der Bahnkante folgt, wodurch der Lagefehler beseitigt wird, ohne daß der Erfolg, also die Bahnkantenlage hinter dem Schwenkrahmen 8 kontrolliert wird. Es handelt sich also bei diesem Betriebszustand um eine Steuerung.
  • Der Schwenkantrieb 9 ist vorliegend in Form eines Hydraulikzylinders angedeutet; es kann jedoch ein elektromechanischer Antrieb oder ein anderer geeigneter Schwenkantrieb Verwendung finden.
  • Es versteht sich, daß anstelle der mechanischen Verbindung des Einlaufsensors 2 mit dem Schwenkrahmen 8 bei großen Bahnführungsanlagen auch eine elektrische oder hydraulische Nachführung des Einlaufsensors 2 Verwendung finden kann, also die Verbindung auf eine andere geeignete Weise zustandegebracht ist, abgesehen von der bereits beschriebenen virtuellen Verbindung.
  • Es versteht sich auch, daß anstelle einer Bahnkantenführung mit jeweils einem Sensor für eine Bahnkante eine Bahnmittenführung verwirklicht werden kann, wobei dann für jede Bahnkante jeweils ein Auslaufsensor und ein Einlaufsensor vorzusehen sind. Es müßten also anstelle von Sensor 1 zwei Sensoren eingesetzt werden, einer für die rechte und einer für die linke Bahnkante. Ebenso müßten dann anstelle von Sensor 2 ein rechter und ein linker Bahnkantensensor vorgesehen werden.
  • Die Sensoren selbst können von beliebiger geeigneter Art sein, beispielsweise auch Diodenzeilenkameras.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur seitlichen Führung einer laufenden Materialbahn (12) mit einem um eine außermittig gelegene Schwenkachse (6) schwenkbaren Schwenkrahmen (8) und einem ortsfesten Bahnkanten-Auslaufsensor (1) in geringer Entfernung von der schwenkachsenfernen Umlenkwalze (5) zur Gewinnung eines Lageabweichungssignals der von dieser Umlenkwalze ablaufenden Bahn (12) für einen auf den Schwenkantrieb (9) des Schwenkrahmens (8) wirkenden Regelkreis,
    gekennzeichnet durch einen zumindest virtuell mit der schwenkachsenfernen Seite des Schwenkrahmens (8) verbundenen Bahnkanten-Einlaufsensor (2) zur Gewinnung eines Lageabweichungssignals der im Rückwärtsbetrieb (R) auf die schwenkachsenferne Umlenkwalze (5) auflaufenden Bahn (12) für einen auf den Schwenkantrieb (9) des Schwenkrahmens (8) wirkenden Steuerkreis.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufsensor (2) in größerem Abstand zur bahnkantenfernen Umlenkwalze (5) angeordnet ist als der Auslaufsensor (1).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufsensor (2) in der Nähe einer im Rückwärtsbetrieb (R) dem Schwenkrahmen (8) vorgelagerten Festwalze (4) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufsensor (2) ortsfest angeordnet ist und sein Signal mit einem Signal für die Seitenlage der schwenkachsenfernen Seite des Schwenkrahmens (8) zusammengeführt, hieraus ein Signal für die Bahnkantenlage relativ zur schwenkachsenfernen Schwenkrahmenseite ermittelt und dieses zur Ansteuerung des Schwenkantriebs (9) verwendet wird.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerung und Führung des Schwenkrahmens (8) auf einem Einbaurahmen (10) mittels an sich bekannter Gleitführungselemente (13) in der Weise, daß der Momentanpol der Schwenkrahmenbewegung ortsfest bleibt und mit der Schwenkachse (6) zusammenfällt.
EP95119113A 1994-12-13 1995-12-05 Vorrichtung zur seitlichen Führung einer laufenden Materialbahn Expired - Lifetime EP0716998B1 (de)

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EP0716998A3 EP0716998A3 (de) 1996-12-04
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