EP0716998A2 - Device for laterally guiding a running material web - Google Patents
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Abstract
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.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.
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).
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.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.
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.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.
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.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.
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.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. Depending on the direction of web travel, 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. This solution is complex not only because of the need for two swivel drives, but also because simple and advantageous mounting and guide kinematics of the swivel frame cannot be used, as are known from DE-PS 26 35 631 or DE-PS 31 25 852. In these designs, the swivel frame is guided by sliding guide elements in such a way that it can only execute movements around a stationary instantaneous pole as a virtual swivel axis.
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.Another device for lateral guidance of running material webs intended for both running directions is known from DE-AS 21 37 706. In this case, 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.
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.With this solution, the design of the swivel frame and its storage is difficult and expensive. In addition, when the swivel frame is pivoted correctively, the incoming web section is also subjected to a lateral displacement, which results in mechanical stresses. This also creates an additional error in the inlet, which must be eliminated by the control. These less favorable conditions of the web run are equally present in both running directions. If one of the two running directions represents the predominant primary operation, this is subject to the mentioned disadvantage.
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.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.
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.For the secondary direction of travel, on the other hand, 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. In this operating state, the known and kinematically advantageous pivot frame with eccentric pivot axis is used in a new way and included in a control process.
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.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.
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.Starting from the known design mentioned at the outset, 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.
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.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. In large systems, hydraulic or electrical tracking can be used instead of a rigid mechanical connection. However, 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.
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.It goes without saying that 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. On the other hand The swivel frame can also have three or more deflecting rollers instead of two to increase the frictional engagement.
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.The invention is explained in more detail below by the description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing. This shows schematically a device for lateral guidance of a running material web for forward and backward operation.
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.On a fixed mounting frame 10, a swivel frame 8 is guided and mounted by means of sliding
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 the swivel frame 8, two
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.In the vicinity of the discharge point of the material web from the
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.A
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.In forward operation with the web running direction V, the sensor 1 is active and supplies the position deviation signal, which is processed in a control circuit which acts on the
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.In reverse operation, the outlet sensor 1 is switched off and the
Der Schwenkantrieb 9 ist vorliegend in Form eines Hydraulikzylinders angedeutet; es kann jedoch ein elektromechanischer Antrieb oder ein anderer geeigneter Schwenkantrieb Verwendung finden.The
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.It goes without saying that instead of the mechanical connection of the
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.It is also understood that instead of a web edge guide 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. Instead of sensor 1, two sensors would have to be used, one for the right and one for the left web edge. Likewise, a right and a left web edge sensor would then have to be provided instead of
Die Sensoren selbst können von beliebiger geeigneter Art sein, beispielsweise auch Diodenzeilenkameras.The sensors themselves can be of any suitable type, for example also diode line cameras.
Claims (5)
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.Device for the lateral guidance of a running material web (12) with a swivel frame (8) which can be swiveled about an eccentrically located swivel axis (6) and a stationary web edge run-out sensor (1) at a short distance from the deflection roller (5) remote from the swivel axis to obtain a position deviation signal from this deflecting roller web (12) for a control circuit acting on the swivel drive (9) of the swivel frame (8),
characterized by a web edge inlet sensor (2) at least virtually connected to the side of the swivel frame (8) remote from the swivel axis for obtaining a position deviation signal of the web (12) approaching the deflection roller (5) remote from the swivel axis for a web drive (9 ) of the swivel frame (8) acting control circuit.
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