EP0953531A1 - Method for automatic control of the winding density of film rolls - Google Patents

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EP0953531A1
EP0953531A1 EP99104856A EP99104856A EP0953531A1 EP 0953531 A1 EP0953531 A1 EP 0953531A1 EP 99104856 A EP99104856 A EP 99104856A EP 99104856 A EP99104856 A EP 99104856A EP 0953531 A1 EP0953531 A1 EP 0953531A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
film
winding
winding density
thickness
determined
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99104856A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Dr. Schmidt
Dieter Mathieu
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.)
Trespaphan GmbH and Co KG
Original Assignee
Hoechst Trespaphan GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst Trespaphan GmbH filed Critical Hoechst Trespaphan GmbH
Publication of EP0953531A1 publication Critical patent/EP0953531A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/195—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H23/1955—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations and controlling web tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/08—Web-winding mechanisms
    • B65H18/26—Mechanisms for controlling contact pressure on winding-web package, e.g. for regulating the quantity of air between web layers

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the winding density of film rolls.
  • the winding density of the machines or Foil roll at a central point In the film manufacturing process, the winding density of the machines or Foil roll at a central point.
  • a certain amount of air between the individual layers is absolutely necessary to enable the film to shrink when storing the film roll before assembly and to compensate for profile irregularities. If a film web that is in and of itself in accordance with specifications is wound incorrectly, the film roll may be totally lost due to damage to the film web, in particular due to storage. In this connection, the phenomenon is to be seen that when the film web is wound, considerable amounts of air are also wrapped in the film roll.
  • a device for winding a film web onto a winding core which has a contact roller, via which the film web is fed to the film winding.
  • the contact roller and the film roll run in opposite directions at the same peripheral speed.
  • the contact roller has a smooth, hard surface layer that has an average roughness value R a ⁇ 0.4 ⁇ m and a Brinelle hardness> than 10 HP 2.5 / 62.5.
  • the roller resting on the contact roller is arranged in a stationary manner during the winding process and is pressed against the contact roller.
  • both cylinders are attached to a contact roller holder.
  • the roller lying against the film roll is movably supported and guided by being connected to a cylinder which is rotatably supported on a joint on the contact roller holder.
  • a spacer is rotatably mounted in the joints of the axle rollers and connects the two rollers to one another and keeps them at a distance from one another.
  • the object of the invention is to provide a method for regulating the winding density of film rolls create in which the winding density is as large as possible without causing stretching and this leads to quality restrictions.
  • the object is achieved in such a way that a desired value of the winding density Wd should be calculated from the current profile quality dimension R w , the longitudinal film shrinkage S, the air gap L and the average film density D with an actual value of the winding density, calculated from the winding outside diameter D, core diameter d, the air length l and the average film density D , are compared with one another in a controller, and the calculated control output y compensates for the control deviation via the control variables film tension and contact pressure.
  • the control output y calculated by the controller is dependent on the run length Multiplied adjustment factor ⁇ , which is only less than 1 near the winding core diameter.
  • the desired value of the winding density Wd soll is according to the relationship determined, the profile quality R w and the average film thickness D determined by means of an in-line measurement and the longitudinal shrinkage S and the air gap L are specified.
  • the actual value of the winding density Wd ist is according to the relationship determined, where l is the run length of the wound film, D is the corresponding outer diameter of the roll and d is the core diameter.
  • the measure for the profile quality R w is given by with the maximum thickness D max , minimum thickness D min and the average thickness D the current transverse thickness profile of the respective film.
  • the shrinkage / retardation behavior takes into account the storage time, storage temperature, the longitudinal shrinkage and the web tension, which each act on the film.
  • the winding density setpoint for the individual film type is no longer a constant, as was previously assumed in the prior art in general, but rather the winding density depends on the parameters, profile quality R w , average film thickness D , the air gap L and the shrinkage S.
  • the film thickness D is plotted over the width of the film web, as is determined, for example, by means of conventional measuring methods, which are not discussed in more detail here.
  • the film thickness D fluctuates around the average film thickness D and shows a maximum film thickness D max and a minimum film thickness D min .
  • the profile quality R w is determined by this cross profile measurement and results from the formula
  • Fig. 2 shows a deflection roller 1 and a contact roller 2, with a film 3 between them passes through both roles 1 and 2.
  • the contact roller 2 exerts a contact pressure on the film 3, this contact pressure is variable via an actuator, not shown.
  • On the slide furthermore a film pull in the direction of the arrow is exerted, the film pull likewise is changeable.
  • the parameters profile quality R w , shrinkage S, air gap L and average thickness are used in a computer 4 in the control diagram according to FIG. 4 D the respective slide 3 entered.
  • the specified value for the air gap L ranges from 0.1 to 5 ⁇ m and depends on the respective film type.
  • the air gap L is generally in the range from 0.5 to 1 ⁇ m. L is determined in particular via the film roughness, which can be measured in a known manner.
  • the average thickness D of the film cross profile and the profile quality R w are measured in a known manner during production.
  • the longitudinal shrinkage is material-specific and ranges between 0.1 and 4% of the initial length l 0 .
  • V KS + V L ⁇ / 4 (D 2nd -d 2nd ) ⁇ B and surrendered, if the average film thickness D in ⁇ m and the other sizes in meters.
  • the target winding density Wd soll is determined from the parameters S, L, D and R W is continuously calculated according to the above equation (6) during the winding process.
  • the actual winding density Wd ist is calculated in accordance with equation (10) above and the value obtained for this is fed into a controller 5, to which the target winding density is also fed.
  • the values fed into the controller 5 for the target winding density Wd soll and the actual winding density Wd ist are processed into an output value y which is multiplied in a multiplier circuit 6 by a so-called adjustment value ⁇ for the diameter of the film roll.
  • the adaptation value ⁇ is a function of the running length l of the film and serves to avoid excessive deflections in the control in the vicinity of the winding core diameter.
  • the adaptation value ⁇ represents a damping factor which increases steeply in the vicinity of the winding core diameter and saturates after a relatively short run length l.
  • the factors A and B reflect the adaptation to the film tension and the film pressure.
  • the adjusted control values y 1 ⁇ A and y 1 ⁇ B are compared with the values of predetermined curves for the film pull and the film contact pressure as a function of the running length l of the film.
  • the setpoints for an actuator for the film pull 7 and a contact pressure actuator are determined by the adjustment and these setpoints are fed to the actuators.
  • the winding density for each film type depends on the profile quality, the average thickness of the film, the shrinkage and the air gap and is therefore not a constant. If the profile quality is poor, ie a relatively large R W must be wound more gently than a small R w .

Abstract

The winding density regulation method uses a regulator for comparing the actual winding density with a required winding density calculated in dependence on the foil characteristic parameter values and the winding outer diameter, for providing a difference value used for adjustment of the foil tension and applied pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Wickeldichte von Folienrollen.The invention relates to a method for regulating the winding density of film rolls.

Im Folienherstellprozeß steht die Wickeldichte der Maschinen -bzw. Folierrolle an zentraler Stelle. Beim Aufwickeln einer Folie auf eine Rolle ist eine bestimmte Luftmenge zwischen den Einzellagen zwingend erforderlich, um den Folienschrumpf beim Lagern der Folienrolle vor dem Konfektionieren zu ermöglichen und um Profilungleichmäßigkeiten auszugleichen. Wird eine an und für sich spezifikationsgerechte Folienbahn falsch gewickelt, kann es zu einem Totalverlust der Folienrolle durch Beschädigungen der Folienbahn, insbesondere durch die Lagerung kommen. In diesem Zusammenhang ist das Phänomen zu sehen, daß beim Wickeln der Folienbahn erhebliche Luftmengen mit in den Folienwickel eingewickelt werden. Ein Teil dieser eingewickelten Luft entweicht wahrend des Lagerns des Folienwickels aus diesem, hierbei können im und am Folienwickel unterschiedliche Fehler wie Einbrüche, Verdehnungen und Querwellen entstehen, die zur völligen Unbrauchbarkeil des Folienwickels führen können. Bei der in der DE-C 32 65 570 (= US-A 4 576 344) beschriebenen Vorrichtung wird mit Hilfe einer sogenannten Kontaktrolle die auf den Wickel auflaufende Folienbahn gegen den Folienwickel gedrückt und dadurch erreicht, daß Luft in geringeren Mengen als ohne diese Maßnahme mit eingewickelt wird. Der von der Kontatrolle ausgeübte Druck ist regelbar. Mit zunehmender Wickelgeschwindigkeit nimmt jedoch die luftverdrängende Wirkung der Kontaktrolle ab, so daß hier ein Kompromiß eingegangen werden muß zwischen der Wickelgeschwindigkeit und dem Einwickeln von Luft. Aus der EP-B 0 393 519 ist eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Folienbahn auf einen Wickelkern bekannt, die eine Kontaktwalze aufweist, über welche die Folienbahn dem Folienwickel zugeführt wird. Dabei laufen die Kontakwalze und der Folienwickel mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit gegensinnig zueinander. Es sind zwei achsenparallele zum Wickelkern und zur Kontaktwalze angeordnete Rollen vorgesehen, die in Druckkontakt mit der Folienbahn auf dem Folienwickel bzw. mit der Folienbahn aufder Kontaktwalze stehen. Dabei weist die Kontaktwalze eine glatte harte Oberflächenschicht auf, die einen Mittenrauhwert Ra < 0,4 µm und eine Brinelle-Härte > als 10 HP 2,5/62,5 besitzt. Die an der Kontaktwalze anliegende Rolle ist während des Wickelvorgangs ortsfest angeordnet und wird gegen die Kontaktwalze gedrückt. Sie ist an jedem Ende über einen Winkelhebel mit einem Zylinder verbunden und beide Zylinder sind an einem Kontaktrollenhalter befestigt. Die an dem Folienwickel anliegende Rolle ist beweglich gelagert und geführt, indem sie mit einem Zylinder verbunden ist, der drehbar an einem Gelenk auf der Kontaktrollerhalterung gelagert ist. Ein Abstandshalter ist drehbar in Gelenken der Achsenrollen gelagert und verbindet die beiden Rollen miteinander und hält sie voneinander auf Distanz.In the film manufacturing process, the winding density of the machines or Foil roll at a central point. When winding a film on a roll, a certain amount of air between the individual layers is absolutely necessary to enable the film to shrink when storing the film roll before assembly and to compensate for profile irregularities. If a film web that is in and of itself in accordance with specifications is wound incorrectly, the film roll may be totally lost due to damage to the film web, in particular due to storage. In this connection, the phenomenon is to be seen that when the film web is wound, considerable amounts of air are also wrapped in the film roll. A part of this wrapped air escapes from it during the storage of the film roll, this can result in different defects in and on the film roll, such as dips, expansion and transverse waves, which can lead to the film roll being completely unusable. In the device described in DE-C 32 65 570 (= US-A 4 576 344), the film web running onto the roll is pressed against the film roll with the help of a so-called contact roller, thereby achieving that air in smaller quantities than without this measure is wrapped with. The pressure exerted by the control role can be regulated. With increasing winding speed, however, the air-displacing effect of the contact roll decreases, so that a compromise must be made here between the winding speed and the wrapping of air. From EP-B 0 393 519 a device for winding a film web onto a winding core is known, which has a contact roller, via which the film web is fed to the film winding. The contact roller and the film roll run in opposite directions at the same peripheral speed. There are two axially parallel rollers arranged to the winding core and to the contact roller, which are in pressure contact with the film web on the film winding or with the film web on the contact roller. The contact roller has a smooth, hard surface layer that has an average roughness value R a <0.4 µm and a Brinelle hardness> than 10 HP 2.5 / 62.5. The roller resting on the contact roller is arranged in a stationary manner during the winding process and is pressed against the contact roller. It is connected to a cylinder at each end via an angle lever and both cylinders are attached to a contact roller holder. The roller lying against the film roll is movably supported and guided by being connected to a cylinder which is rotatably supported on a joint on the contact roller holder. A spacer is rotatably mounted in the joints of the axle rollers and connects the two rollers to one another and keeps them at a distance from one another.

Ist die eingewickelte Luftmenge in einem Folienwickel zu gering, so führen Schrumpfprozesse im Zusammenhang mit Profilfehlern zu Verdehnungen und damit zu Qualitätseinschränkungen, bis hin zur Unbrauchbarkeit der Folie.If the amount of air wrapped in a film wrap is too small, shrinking processes result in connection with profile errors to stretching and thus to quality restrictions, up to the uselessness of the film.

Ist die eingewickelte Luftmenge zu hoch, kommt es zu einer Vielzahl anderer Probleme wie beispielsweise Verschießen, darunter ist ein Querversatz der einzelnen Folienlagen zu verstehen oder auch zu Mittendurchbrüchen. Darüber hinaus ist bei derartigen Folienrollen mit zu hoher eingewickelter Luftmenge eine Konfektionierung bei hohen Geschwindigkeiten nicht möglich, was in der Regel zu Kapazitätsengpässen führt.If the amount of air wrapped in is too high, there are a variety of other problems such as for example shooting, which is to be understood as a transverse offset of the individual film layers or to breakthroughs. In addition, is too high with such film rolls the amount of wrapped air cannot be packaged at high speeds, which usually leads to capacity bottlenecks.

Unter der Wickeldichte ist das Verhältnis der Dichte des aufgewickelten Kunststoffes plus eingewickelter Luft zu der Dichte des reinen Kunststoffes zu verstehen.Below the winding density is the ratio of the density of the wound plastic plus to understand wrapped air to the density of the pure plastic.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Wickeldichteregelung von Folienrollen zu schaffen, bei dem die Wickeldichte so groß wie möglich ist, ohne daß es zu Verdehnungen und damit zu Qualitätseinschränkungen kommt.The object of the invention is to provide a method for regulating the winding density of film rolls create in which the winding density is as large as possible without causing stretching and this leads to quality restrictions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß ein Sollwert der Wickeldichte Wdsoll, errechnet aus dem aktuellen Profilgütemaß Rw, dem Folienlängsschrumpf S, dem Luftspalt L und der mittleren Foliendichte D mit einem Istwert der Wickledichte, errechnet aus Wickelaußendurchmesser D, Kerndurchmesser d, der Luftlänge l und der mittleren Foliendichte D , miteinander in einem Regler verglichen werden, und der errechnete Stellausgang y die Regelabweichung über die Stellgrößen Folienzug und Anpreßdruck ausgleicht.The object is achieved in such a way that a desired value of the winding density Wd should be calculated from the current profile quality dimension R w , the longitudinal film shrinkage S, the air gap L and the average film density D with an actual value of the winding density, calculated from the winding outside diameter D, core diameter d, the air length l and the average film density D , are compared with one another in a controller, and the calculated control output y compensates for the control deviation via the control variables film tension and contact pressure.

Der vom Regler errechnete Stellausgang y wird mit einem lauflängenabhängigen Anpassungsfaktor α multipliziert, der nur in der Nähe des Wickelkerndurchmessers kleiner 1 ist.The control output y calculated by the controller is dependent on the run length Multiplied adjustment factor α, which is only less than 1 near the winding core diameter.

Der so korrigierte Stellausgang y1 = α · y wird auf den Wicklerzug und den Anpreßdruck verteilt.The corrected control output y 1 = α · y is distributed to the winder pull and the contact pressure.

In Ausgestaltung des Verfahrens wird der Sollwert der Wickeldichte Wdsoll gemäß der Beziehung

Figure 00030001
bestimmt, wobei die Profilgüte Rw und die mittlere Foliendicke D mittels einer In-line Messung bestimmt und der Längsschrumpf S sowie der Luftspalt L vorgegeben werden.In an embodiment of the method, the desired value of the winding density Wd soll is according to the relationship
Figure 00030001
determined, the profile quality R w and the average film thickness D determined by means of an in-line measurement and the longitudinal shrinkage S and the air gap L are specified.

Dem gegenüber wird der Istwert der Wickeldichte Wdist gemäß der Beziehung

Figure 00030002
bestimmt, wobei l die Lauflänge der aufgewickelten Folie, D der korrespondierende Wickelaußendurchmesser und d der Kerndurchmesser ist.In contrast, the actual value of the winding density Wd ist is according to the relationship
Figure 00030002
determined, where l is the run length of the wound film, D is the corresponding outer diameter of the roll and d is the core diameter.

Die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 5 bis 10. The further configuration of the method according to the invention results from the features of claims 5 to 10.

Das Maß für die Profilgüte Rw ist gegeben durch

Figure 00040001
mit der maximalen Dicke D max, minimalen Dicke D min und der mittleren Dicke D des aktuellen Querdickenprofils der jeweiligen Folie. Das Schrumpf-Retardationsverhalten der Folie, zusammengefaßt im Begriff "Längenänderung", kurz als S bezeichnet, ergibt sich aus S = Δl l 0 mit der Längenänderung Δl und der Ausgangslänge l0. Das Schrumpf-/Retardationsverhalten berücksichtigt die Lagerzeit, Lagertemperatur, den Längsschrumpf sowie den Bahnzug, die jeweils auf die Folie einwirken.The measure for the profile quality R w is given by
Figure 00040001
with the maximum thickness D max , minimum thickness D min and the average thickness D the current transverse thickness profile of the respective film. The shrinkage retardation behavior of the film, summarized in the term "change in length", abbreviated as S, results from S = Δ l l 0 with the change in length Δl and the initial length l 0. The shrinkage / retardation behavior takes into account the storage time, storage temperature, the longitudinal shrinkage and the web tension, which each act on the film.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Wickeldichtesollwert für den einzelnen Folientyp keine Konstante mehr, wie dies bisher im Stand der Techinik im allgemeinen vorausgesetzt wurde, sondern vielmehr hängt die Wickeldichte von den Parametern Profilgüte Rw, mittlere Foliendicke D , dem Luftspalt L und dem Schrumpf S ab.In the method according to the invention, the winding density setpoint for the individual film type is no longer a constant, as was previously assumed in the prior art in general, but rather the winding density depends on the parameters, profile quality R w , average film thickness D , the air gap L and the shrinkage S.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wickeldichteregelung von Folierrollen bzw. Folienwickeln wird im folgenden anhand der Zeichnungen und eines Regeldiagramms näher erläutert.The method according to the invention for regulating the winding density of film rolls or Foil wrapping is explained in more detail below with the aid of the drawings and a control diagram explained.

Es zeigen:

Fig.1
schematisch den Verlauf der Dicke eines Querdickenprofils einer Folie,
Fig. 2
eine Kontaktrolle bei der Anpressung der Folie an eine Umlenkrolle,
Fig. 3
schematisch den Längsschrumpf einer Folie, und
Fig. 4
ein Regeldiagramm für die Wickeldichte einer Folienrolle.
Show it:
Fig. 1
schematically the course of the thickness of a transverse thickness profile of a film,
Fig. 2
a contact roller when pressing the film against a deflection roller,
Fig. 3
schematically the longitudinal shrinkage of a film, and
Fig. 4
a control diagram for the winding density of a film roll.

In Fig. 1 ist die Foliendicke D über die Breite der Folienbahn aufgetragen, wie sie beispielsweise mittels herkömmlicher Meßmethoden bestimmt wird, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Die Foliendicke D schwankt um die mittlere Foliendicke D und zeigt eine maximale Foliendicke D max und eine minimale Foliendicke D min. Die Profilgüte Rw wird durch diese Querprofilmessung bestimmt und ergibt sich gemäß der Formel

Figure 00050001
1, the film thickness D is plotted over the width of the film web, as is determined, for example, by means of conventional measuring methods, which are not discussed in more detail here. The film thickness D fluctuates around the average film thickness D and shows a maximum film thickness D max and a minimum film thickness D min . The profile quality R w is determined by this cross profile measurement and results from the formula
Figure 00050001

Es handelt sich bekanntermaßen um keine reine Querdickenmessung, da der traversierende Meßkopf sich quer über die laufende Folienbahn bewegt. Die beeinflußt jedoch das beschriebene Verfahren allenfalls unwesentlich.As is known, it is not a pure transverse thickness measurement, since the traversing one Measuring head moves across the running film web. However, that affects that The described process is at most insignificant.

Fig. 2 zeigt eine Umlenkrolle 1 und eine Kontaktrolle 2, wobei eine Folie 3 zwischen diesen beiden Rollen 1 und 2 durchläuft. Die Kontaktrolle 2 übt einen Anpreßdruck auf die Folie 3 aus, wobei dieser Anpreßdruck über ein nicht gezeigtes Stellglied variierbar ist. Auf die Folie wird des weiteren ein Folienzug in Richtung des Pfeils ausgeübt, wobei der Folienzug gleichfalls veränderlich ist.Fig. 2 shows a deflection roller 1 and a contact roller 2, with a film 3 between them passes through both roles 1 and 2. The contact roller 2 exerts a contact pressure on the film 3, this contact pressure is variable via an actuator, not shown. On the slide furthermore a film pull in the direction of the arrow is exerted, the film pull likewise is changeable.

Einem Rechner 4 in dem Regeldiagramm gemäß Fig, 4 werden die Parameter Profilgüte Rw , Schrumpf S, Luftspalt L und mittlere Dicke D der jeweiligen Folie 3 eingegeben. Der vorgegebene Wert für den Luftspalt L bewegt sich im Bereich von 0,1 bis 5 µm und richtet sich nach dem jeweiligen Folientyp. Für Polypropylen liegt der Luftspalt L im allgemeinen im Bereich von 0,5 bis 1 µm. L wird insbesondere über die Folienrauhheit, die in bekannter Weise gemessen werden kann, bestimmt.The parameters profile quality R w , shrinkage S, air gap L and average thickness are used in a computer 4 in the control diagram according to FIG. 4 D the respective slide 3 entered. The specified value for the air gap L ranges from 0.1 to 5 µm and depends on the respective film type. For polypropylene, the air gap L is generally in the range from 0.5 to 1 µm. L is determined in particular via the film roughness, which can be measured in a known manner.

Die mittlere Dicke D des Folienquerprofils und die Profilgüte Rw werden während der Produktion in bekannter Weise gemessen. Der Längsschrumpf ist materialspezifisch und bewegt sich zwischen 0,1 und 4 % der Ausgangslänge l0. The average thickness D of the film cross profile and the profile quality R w are measured in a known manner during production. The longitudinal shrinkage is material-specific and ranges between 0.1 and 4% of the initial length l 0 .

Ausgehend von der allgemeinen Formel für Wickeldichte Wd = Σρ iVi ρ KS ΣVi Based on the general formula for winding density Wd = Σρ i V i ρ KS Σ V i

Mit der Dichte ρi für i = KS, L; wobei KS für Kunststoff und L für Luft steht und dem Volumen Vi ergibt sich aus (1) Wd = ρ KS VKS + ρ L VL ρ KS (VKS + VL ) wobei im Zähler die Menge an Kunststoff und Luft und im Nenner die Menge an Kunststoff im Volumen des Kunststoff/Luft-Gemisches angegeben sind. Da die Luftdichte ρL << ρKS und das Luftvolumen VL < VKS ist, folgt ρKS · VKS >> ρL · VL und somit aus (2) Wd = ρ KsVKS + ρ LVL ρ KS (VKS + VL ) = 11 + VL /VKS mit dem Luftvolumen VL = dL · L · B und dem Kunststoffvolumen VKS = dKS · L · B. Mit der Länge L und der Breite B der Folie sowie der mittleren Dicke dL , dKS der eingewickelten Luft bzw. der Folie folgt aus (3) Wd = 11 + dL / dKS With the density ρ i for i = KS , L; where KS stands for plastic and L for air and the volume V i results from (1) Wd = ρ KS V KS + ρ L V L ρ KS ( V KS + V L ) where the numerator shows the amount of plastic and air and the denominator indicates the amount of plastic in the volume of the plastic / air mixture. Since the air density is ρ L << ρ KS and the air volume V L <V KS , it follows ρ KS · V KS >> ρ L · V L and thus from (2) Wd = ρ Ks V KS + ρ L V L ρ KS ( V KS + V L ) = 1 1 + V L / V KS with the air volume V L = d L · L · B and the plastic volume V KS = d KS · L · B . With the length L and the width B of the film and the average thickness d L , d KS of the wrapped air or film follows from (3) Wd = 1 1 + d L / d KS

Die mittlere Dicke dL der Luft setzt sich wie folgt zusammen: dL = dL, min + ΔdL,S + ΔdL,R The average thickness d L of the air is composed as follows: d L = d L , min + Δd L, S + Δd L to R

Mit der minimalen Dicke der Luft

Figure 00060001
dem Schrumpf S = ΔδL,S/dKS , und der Profilgüte RW = ΔδL,R/dKS ergibt sich aus den Gleichungen (4) und (5)
Figure 00070001
With the minimum thickness of the air
Figure 00060001
the shrinkage S = Δδ L, S / d KS , and the profile quality R W = Δδ L to R / d KS results from equations (4) and (5)
Figure 00070001

Für die Ist-Wickeldichte folgt aus Gleichung (3) Wdist = VKS VKS + VL For the actual winding density follows from equation (3) Wd is = V KS V KS + V L

Mit VKS + VL = π/4 (D2-d2) · B und

Figure 00070002
ergibt sich,
Figure 00070003
wenn die mittlere Foliendicke D in µm und die übrigen Größen in Metern eingesetzt werden.With V KS + V L = π / 4 (D 2nd -d 2nd ) · B and
Figure 00070002
surrendered,
Figure 00070003
if the average film thickness D in µm and the other sizes in meters.

Im Rechner 4 des Regeldiagramms gemäß Figur 4 wird die Soll-Wickeldichte Wdsoll aus den Parametern S, L, D und RW nach der voranstehend angeführten Gleichung (6) während des Aufwickelvorgangs kontinuierlich berechnet.In the computer 4 of the control diagram according to FIG. 4, the target winding density Wd soll is determined from the parameters S, L, D and R W is continuously calculated according to the above equation (6) during the winding process.

Die Berechnung der Ist-Wickeldichte Wdist erfolgt gemäß der voranstehenden Gleichung (10) und der erhaltene Wert hierfür wird in einen Regler 5 eingespeist, dem auch die Soll-Wickeldichte zugeleitet wird. Die in den Regler 5 eingespeisten Werte für die Soll-Wickeldichte Wdsoll und die Ist-Wickeldichte Wdist werden zu einem Ausgangswert y verarbeitet, der in einer Multiplikatorschaltung 6 mit einem sogenannten Anpassungswert α für den Durchmesser der Folienrolle multipliziert wird. Der Anpassungwert α ist eine Funktion der Lauflänge l der Folie und dient dazu, in der Nähe des Wickelkerndurchmessers zu große Ausschläge der Regelung zu vermeiden. Letztendlich stellt der Anpassungswert α einen Dämpfungsfaktor dar, der in der Nähe des Wickelkerndurchmessers steil ansteigt und schon nach verhältnismäßig kurzer Lauflänge l in die Sättigung gelangt. Das Produkt aus Anpassungswert α und dem Ausgangswert y des Reglers 5 ergibt einen Stellwert y 1, der einmal mit einem Faktor A und einmal mit einem Faktor B multipliziert wird, wobei für diese Faktoren die Beziehung A + B = 1 gilt. Die Faktoren A und B geben die Anpassung an den Folienzug und den Folienanpreßdruck wieder. Die angepaßten Stellwerte y 1 · A und y 1 · B werden mit den Werten vorgegebener Kurvenzüge für den Folienzug und den Folienanpreßdruck in Abhängigkeit von der Lauflänge l der Folie abgeglichen. Durch den Abgleich werden die Sollwerte für ein Stellglied für den Folienzug 7 und ein Anpreßdruck-Stellglied bestimmt und diese Sollwerte den Stellgliedern eingespeist.The actual winding density Wd ist is calculated in accordance with equation (10) above and the value obtained for this is fed into a controller 5, to which the target winding density is also fed. The values fed into the controller 5 for the target winding density Wd soll and the actual winding density Wd ist are processed into an output value y which is multiplied in a multiplier circuit 6 by a so-called adjustment value α for the diameter of the film roll. The adaptation value α is a function of the running length l of the film and serves to avoid excessive deflections in the control in the vicinity of the winding core diameter. Ultimately, the adaptation value α represents a damping factor which increases steeply in the vicinity of the winding core diameter and saturates after a relatively short run length l. The product of the adaptation value α and the output value y of the controller 5 gives a manipulated value y 1, which is multiplied once by a factor A and once by a factor B, the relationship for these factors A + B = 1 applies. The factors A and B reflect the adaptation to the film tension and the film pressure. The adjusted control values y 1 · A and y 1 · B are compared with the values of predetermined curves for the film pull and the film contact pressure as a function of the running length l of the film. The setpoints for an actuator for the film pull 7 and a contact pressure actuator are determined by the adjustment and these setpoints are fed to the actuators.

Die Wickeldichte ist für jeden Folientyp abhängig von der Profilgüte, der mittleren Dicke der Folie, dem Schrumpf und dem Luftspalt und stellt daher keine Konstante dar. Bei schlechter Profilgüte, d.h. relativ großem RW muß weicher gewickelt werden als bei kleinem Rw.The winding density for each film type depends on the profile quality, the average thickness of the film, the shrinkage and the air gap and is therefore not a constant. If the profile quality is poor, ie a relatively large R W must be wound more gently than a small R w .

Claims (10)

Verfahren zur Regelung der Wickeldichte von Folienrollen, bei dem ein Sollwert der Wickeldichte WdSoll und ein Istwert der Wickeldichte WdIst aus der Profilgüte RW, dem Schrumpf S, dem Luftspalt L, der mittleren Foliendicke D , sowie aus dem Wickelaußendurchmesser D der Folienrolle und dem Kerndurchmesser d bestimmt und miteinander in einem Regler verglichen werden, und der errechnete Stellausgang y die Regelabweichung über die Stellgrößen Folienzug und Anpreßdruck ausgleicht.Method for regulating the winding density of film rolls, in which a set value of the winding density Wd Soll and an actual value of the winding density Wd Ist from the profile quality R W , the shrinkage S, the air gap L, the average film thickness D , and from the outside diameter D of the film roll and the core diameter d are determined and compared with one another in a controller, and the calculated control output y compensates for the control deviation via the control variables film tension and contact pressure. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Ausgangswert y des Reglers mit einem Anpassungsfaktor α multiliziert wird, der nur in der Nähe des Wickelkerndurchmessers kleiner 1 ist.The method of claim 1, wherein the output value y of the controller with a Adjustment factor α is multiplied, which is only smaller in the vicinity of the winding core diameter 1 is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der Wickeldichte WdSoll gemäß der Beziehung WdSoll = 1 1 + RW + S + L/ D bestimmt wird, wobei der Schrumpf S und der Luftspalt L vorgegeben werden und die mittlere Foliendicke _ sowie Rw meßtechnisch erfaßt werden.A method according to claim 1, characterized in that the target value of the winding density Wd Soll according to the relationship Wd Should = 1 1 + R W + S + L / D is determined, the shrinkage S and the air gap L being predetermined and the mean film thickness _ and R w being measured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert der Wickeldichte WdIst gemäß der Beziehung WdIst = l. D (D 2-d 2)Π/4 bestimmt wird, wobei l die Lauflänge der aufgewickelten Folie, D die mittlere Foliendicke, D der Wickelaußendurchmesser und d Kerndurchmesser ist.A method according to claim 1, characterized in that the actual value of the winding density Wd Ist according to the relationship Wd Is = l . D ( D 2nd - d 2nd ) Π / 4 is determined, where l is the run length of the wound film, D is the average film thickness, D is the outside diameter of the winding and d is the core diameter. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwert y1 = α·y der Multiplikatorschaltung jeweils mit einem Faktor A bzw. B multipliziert wird, wobei A + B = 1 ist und die Faktoren A, B die Anpassung an den Folienzug und den Folienanpreßdruck wiedergeben.Method according to claim 1, characterized in that the manipulated variable y 1 = α · y the multiplier circuit is multiplied by a factor A and B, respectively A + B = 1 is and the factors A, B reflect the adaptation to the film pull and the film pressure. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßten Stellwerte y1A und y1B mit den Werten vorgebenener Kurvenzüge für den Folienzug und den Folienanpreßdruck in Abhängigkeit von der Lauflänge l der Folie abgeglichen und die Sollwerte für ein Anpreßdruck-Stellglied und ein Folienzug-Stellglied bestimmt und diesen Stellgliedern eingespeist werden.Method according to claim 5, characterized in that the adjusted control values y 1 A and y 1 B are compared with the values of the given curves for the film pull and the film contact pressure as a function of the running length l of the film and the target values for a contact pressure actuator and a film pull -Actuator determined and fed to these actuators. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die korrigierten Kurvenzüge für Zug und Druck als Vorgabekurve für den folgenden Wickelvorgang gewählt werden.A method according to claim 5, characterized in that the corrected curves for tension and compression can be selected as the default curve for the following winding process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt L im Bereich von 0,5 bis 5 µm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 µm liegt.A method according to claim 1, characterized in that the air gap L in the area from 0.5 to 5 µm, preferably in the range from 0.5 to 1 µm. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpf S 0,1 bis 4 %, bezogen auf die nicht geschrumpfte Folie, beträgt.A method according to claim 2, characterized in that the shrinkage S 0.1 to 4%, based on the non-shrunk film. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilgüte RW = D max-D min D = ΔD D ist, mit der maximalen Dicke Dmax , der minimalen Dicke Dmin und der mittleren Dicke D des Querdickenprofils der Folie.A method according to claim 2, characterized in that the profile quality R W = D Max - D min D = Δ D D with the maximum thickness D max , the minimum thickness D min and the average thickness D the transverse thickness profile of the film.
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