FR2793784A1 - Dispositif de regulation pour des derouleurs de bandes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de régulation pour des dérouleurs de bandes tels que ceux utilisés pour des presses rotatives à imprimer. Le dispositif est conçu de façon que la position médiane (12) d'un rouleau de tension (3) est stabilisé indépendamment du coefficient de frottement à l'aide d'un intégrateur (7), un circuit P-D à action proportionnelle et différentielle (10) étant branché en parallèle avec l'intégrateur (7), les entrées de l'intégrateur (7) et du circuit P-D (10) étant reliées à un transmetteur (4) du rouleau de tension et les sorties de l'intégrateur (7) et du circuit P-D (10) agissant sur un circuit additionneur (8) dont la sortie agit sur un frein (5).
Description
i L'invention concerne un dispositif de régulation pour des dérouleurs de
bandes, notamment pour des presses rotatives à imprimer. D'après DE 41 28 860 A1 on connaît un dispositif de régulation pour des dérouleurs de bandes qui travaille avec un intégrateur situé dans le dispositif de régulation et qui règle l'amplification du circuit de régulation et règle la position médiane du rouleau danseur. Un inconvénient réside dans l'amplification élevée avec
laquelle il faut travailler pour régler la position médiane du rouleau danseur.
Un autre inconvénient réside dans le fait que dans ce dispositif de régulation, la régulation s'effectue uniquement avec un moment négatif, c'est-à-dire
io uniquement avec le frein.
D'après DE 195 20 955 A1 il est connu de réaliser un dispositif de régulation pour des dérouleurs de bandes comportant un dispositif d'entraînement sur quatre quadrants. Cette forme de réalisation est très compliquée et coûteuse. En outre, ce dispositif de régulation est un pur système de régulation de vitesse de rotation, qui doit calculer son signal de vitesse de rotation en permanence à partir du diamètre du rouleau ou de son
système d'adaptation.
L'invention a pour but de créer un dispositif de régulation pour des dérouleurs de bandes qui permette, sans aucun signal de diamètre du rouleau d'alimentation, de régler ce dernier, tout en mettant complètement à
profit les avantages d'une coopération du dispositif d'entraînement et du frein.
Le but de l'invention est atteint avec un dispositif de régulation conçu de façon: - que la position médiane d'un rouleau de tension, utilisé pour tendre la bande, est stabilisée indépendamment du coefficient de frottement, à l'aide d'un intégrateur et un circuit à action proportionnelle et différentielle P-D branché en parallèle avec l'intégrateur, - que les entrées de l'intégrateur et du circuit P-D sont reliées directement ou indirectement à un transmetteur du rouleau de tension, - que les sorties de l'intégrateur du circuit P-D agissent sur un circuit
additionneur, dont la sortie agit directement ou indirectement sur un frein.
Des modes de réalisation avantageux de l'invention ont une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible: * Pour un dérouleur de bandes, comportant: - un rouleau de tension, qui charge une bande tirée du rouleau d'alimentation avec une force F devant être définie pour la tension de la bande, et qui influe sur un transmetteur de valeur de mesure en fonction de la position, - un dispositif d'entraînement sur deux quadrants, qui attaque le centre du rouleau d'alimentation et influe sur la vitesse circonférentielle du rouleau d'alimentation et est relié à un régulateur du moteur, - un frein à disque, qui agit au centre du rouleau d'alimentation et influe sur la vitesse circonférentielle du rouleau d'alimentation, - un intégrateur relié côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure, io - un circuit à action proportionnelle et différentielle relié côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure, le dispositif de régulation est conçu de façon: - que les signaux de position du transmetteur de valeurs de mesure, qui s'écartent dans le sens positif ou négatif d'un signal de position zéro lorsque le rouleau de tension est dans la position médiane, sont envoyés aussi bien par l'intermédiaire d'un premier faisceau de lignes à un circuit qui dépend de la polarité, que par l'intermédiaire d'un deuxième faisceau de lignes à l'intégrateur et par l'intermédiaire d'un troisième faisceau de lignes à un circuit qui dépend de la polarité, - que la liaison entre le transmetteur de valeurs de mesure et l'intégrateur s'effectue dans le deuxième faisceau de lignes, que la liaison entre le transmetteur de valeurs de mesure et le circuit, qui dépend de la polarité, s'effectue dans le troisième faisceau de lignes, - que le circuit, qui dépend de la polarité, est relié côté sortie à l'entrée de la valeur de consigne instantanée du régulateur du moteur et côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure, - que le circuit, qui dépend de la polarité, est relié côté sortie au circuit P-D 10 et côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure, - que le frein à disque est relié à un convertisseur électro-pneumatique, - que le convertisseur électro-pneumatique est relié côté entrée à un circuit additionneur, - que le circuit additionneur est relié côté entrée à l'intégrateur et au circuit P-D, - que le régulateur du moteur est chargé en supplément par la vitesse de rotation synchrone n en tant que signal d'entrée, qui est calculé à partir de la vitesse de rotation n de la machine multipliée par l'inverse du diamètre du rouleau d'alimentation de remplacement, et qu'un moment positif est appliqué par le dispositif d'entraînement sur deux
quadrants, au centre du rouleau d'alimentation.
* Le dispositif de formation de courbes caractéristiques est relié côté entrée avec le transmetteur de valeurs de mesure et côté sortie avec les trois
faisceaux de lignes.
* L'intégrateur est chargé par une valeur initiale A et le circuit additionneur relié côté sortie à l'intégrateur est chargé en supplément par une valeur de pression minimale p. * Un circuit multiplicateur est relié côté entrée au circuit P-D et côté sortie au circuit additionneur, le circuit multiplicateur est en outre relié, côté entrée, à un circuit additionneur chargé par une amplification minimale v, et qui est
relié, côté entrée, à l'intégrateur.
À Entre le circuit, qui dépend de la polarité, et le régulateur du moteur sont disposés un inverseur qui est relié côté entrée au circuit qui dépend de la polarité, et un circuit multiplicateur, qui est relié côté entrée aussi bien à l'inverseur qu'en outre à la sortie du circuit additionneur, et, côté sortie, au
régulateur du moteur.
* Les éléments de commutation disposés entre le transmetteur de valeurs de mesure et le régulateur du moteur ainsi qu'entre le transmetteur de valeurs de mesure et le convertisseur électro-pneumatique sont réalisés entièrement ou partiellement dans un ordinateur au lieu d'être réalisés selon la technique des
circuits analogiques.
L'invention permet de faire fonctionner un système de régulation à quatre quadrants sans avoir à calculer un signal de diamètre. Lors du démarrage de la machine avec un rouleau d'alimentation de diamètre inconnu, il apparaît seulement un faible écart de brève durée, qui par conséquent est sans importance pour la tension de la bande, du système du rouleau de tension par rapport à la position médiane. Ensuite il n'apparaît aucune erreur résiduelle, le système du rouleau de tension étant réglé sur la
position médiane.
Le système de régulation sur quatre quadrants est formé sur un dispositif d'entraînement sur deux quadrants et par un frein, des moments positifs, c'est-à-dire l'entraînement et l'accélération du rouleau d'alimentation, étant absorbés ou réglés par le dispositif d'entraînement sur deux quadrants, et les moments négatifs, c'est-à-dire le freinage du rouleau d'alimentation,
étant absorbés ou réglés par le frein.
Un avantage remarquable de l'invention se situe notamment dans le réglage du moment du dispositif de régulation, un changeur freiné de rouleaux pouvant être réalisé avec un dispositif d'entraînement auxiliaire
conformément à l'invention.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que le système peut être réglé lors d'une défaillance du dispositif d'entraînement, io uniquement à l'aide du frein. Par conséquent on obtient une variante de secours pour la régulation de la tension de la bande uniquement à l'aide du frein. Un avantage de l'invention réside également dans le fait qu'un moment positif est appliqué par le dispositif d'entraînement au mandrin du rouleau étant donné que le rouleau d'alimentation doit être accéléré par la traction de la bande dans le cas de valeurs positives de l'accélération de la bande ou dans le cas de variations élevées de la vitesse, du type pouvant apparaître
lors de l'introduction de papier.
En outre on obtient une grande stabilité de régulation par le fait qu'une commande pilote de freinage indépendante du coefficient de frottement est réalisée au moyen de l'intégrateur, cette commande agissant en tant qu'amortissement. L'amplification du circuit de régulation peut être de ce fait maintenue à
un niveau relativement faible.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortirons de la
description ci-après, en référence aux dessins, d'un exemple de réalisation.
Dans les dessins: La figure 1 représente une structure de régulation simplifiée, qui contient tous les éléments essentiels, et La figure 2 représente une forme de réalisation de la structure de régulation
de la figure 1.
Sur la figure 1, on a représenté une structure de régulation simplifiée, qui
contient tous les éléments essentiels.
Un rouleau d'alimentation 1 est relié d'un côté, au niveau de son mandrin, à un moteur 2, dont la valeur réelle de la vitesse de rotation est transmise en retour par un tachymètre 14 ou analogue au régulateur 13 du
moteur 2.
Sur l'autre côté, un frein à disque 5, commandé pneumatiquement par l'intermédiaire d'un convertisseur électro-pneumatique 6, attaque également le mandrin du rouleau 1. La bande 20 déroulée du rouleau 1 parvient dans la machine
d'impression par l'intermédiaire d'un système à rouleau de tension 3.
On obtient une tension de bande déterminée par le fait que le rouleau
de tension 3 est repoussé par une force définie F dans une boucle de bande.
io Cette force F est appliquée par un cylindre à membrane à rouleau pneumatique non décrit de façon détaillée, qui est commandé à l'aide d'un
convertisseur électro-pneumatique.
Par conséquent la tension de la bande peut être modifiée par une tension analogique à l'entrée du convertisseur électro-pneumatique. La is position angulaire du rouleau de tension 3 est détectée par un transmetteur 4 travaillant sans contact. Il délivre un signal de sortie analogique de +10 V à
-10 V en courant continu.
Le rôle du dispositif de régulation dans le noyau du rouleau consiste à retenir le rouleau de tension 3 en permanence autant que possible dans sa position médiane 12. Des perturbations dynamiques peuvent faire dévier le rouleau de tension 3 sans qu'il apparaisse des variations très élevées de la tension de la bande, et les positions d'extrémité de sa zone de travail ne sont
pas atteintes.
Pour obtenir une tension de la bande de papier 20, il faut freiner en permanence le rouleau d'alimentation 1. Des variations de vitesse de la bande 20 ou de la machine agissent en tant que grandeurs parasites dynamiques. Les perturbations les plus extrêmes apparaissent dans le cas d'un arrêt de sécurité de la machine, des décélérations atteignant alors jusqu'à environ
1,5 m/s2 sont possibles.
Etant donné que dans le cas de valeurs positives de l'accélération de la bande 20 ou de variations importantes de la vitesse, telles qu'elles peuvent apparaître lors de l'introduction de papier, il est avantageux qu'en outre un moment positif soit transmis par l'intermédiaire du moteur 2 au mandrin du
rouleau.
De cette manière, on peut vaincre le frottement résiduel, qui apparaît sous la forme d'une action de freinage supplémentaire perturbatrice dans le
cas de faibles rayons du rouleau et d'une vitesse élevée de rotation.
Le moteur 2 est en outre nécessaire pour accélérer un nouveau rouleau, préparé pour un collage à la volée, à une vitesse circonférentielle qui corresponde exactement à la vitesse de la bande du rouleau de production dont la taille diminue. En outre après le sectionnement de l'ancienne bande, la languette de papier déjà déroulée est enroulée par le moteur 2 sur la douille. Dans le cas d'une vitesse constante de la bande, une pression de freinage déterminée est nécessaire pour amener le rouleau de tension 3 dans
sa position médiane 12.
Cette pression de freinage dépend de la traction de la bande devant être appliquée, du diamètre du rouleau 1 et de l'amplification ou du coefficient de frottement du frein, qui n'est en général pas constant. Elle peut fortement varier en fonction de la température, de la pression de surface et de la vitesse de frottement. Pour cette raison, un calcul préalable de la pression de freinage nécessaire n'est pas possible à partir des paramètres indiqués plus haut. Un intégrateur 7 qui est relié au transmetteur d'angle 4 du rouleau de
tension 3 et dont le signal de sortie commande le convertisseur électro-
pneumatique 6 et par conséquent le frein 5 par l'intermédiaire d'un circuit additionneur 8, règle la pression de freinage de façon précise et indépendamment du coefficient de frottement et du diamètre à une valeur qui place le rouleau de tension 3 dans la position médiane 12, qui correspond à 0
V à la sortie du transmetteur d'angle.
Le temps d'intégration doit en général être réglé nettement plus lentement que le temps de réaction du déplacement du rouleau de tension et de l'action de freinage, ou sinon la régulation n'agit pas d'une manière stable
et oscille.
Des perturbations dynamiques sont éliminées par réglage par le fait que des signaux angulaires positifs du rouleau de tension (il faut réaliser un freinage plus intense) parviennent par l'intermédiaire du circuit 9, qui dépend de la polarité, à un circuit à action proportionnelle et différentielle 10, appelé aussi circuit P-D, dont les paramètres peuvent être préréglés, et ensuite sont
appliqués à une autre entrée du circuit additionneur 8.
Par conséquent une pression supplémentaire peut être appliquée au frein 5 jusqu'à ce que l'intégrateur 7 effectue un réglage complémentaire ou que la perturbation s'arrête. Des signaux angulaires négatifs parviennent par l'intermédiaire du circuit 11, qui dépend de la polarité, à l'entrée de valeurs de consigne de
courant du régulateur 13 du moteur.
Le rouleau de tension 3 est influencé par le moment positif qui apparaît io au niveau du rouleau 1 jusqu'à ce que l'intégrateur 7 effectue une régulation
complémentaire vers le bas ou que la perturbation ait cessé.
L'intégrateur 7 réalise par conséquent une commande pilote adaptative de freinage, qui est adaptée automatiquement au tirage de la bande, au diamètre et à l'amplification de freinage. Le temps que le rouleau de tension 3 se trouve quasiment au repos dans la position médiane 12, seul l'intégrateur
7 agit pour la formation du moment de freinage.
Dans le cas de variations de la vitesse de la machine, le rouleau de tension est dévié de la position médiane 12 sous l'effet de son inertie. La valeur de l'intégrateur doit être bloquée étant donné que sinon lors du passage au fonctionnement stationnaire, elle est intégrée à une valeur trop élevée ou trop faible. Des perturbations dynamiques entraînent une variation de la position du cylindre du rouleau de tension. Aussi bien un moment de freinage supplémentaire qu'un moment d'entraînement peuvent être appliqués
en fonction de la direction de déviation.
Sur la figure 2, on a représenté une forme de réalisation de cette
structure de régulation décrite plus haut.
Dans la voie de transmission de signaux du générateur d'angle 4 du rouleau de tension on a disposé un dispositif 15 de formation de courbes caractéristiques, qui, au moyen d'une caractéristique S simulée, modifie
l'influence du rouleau de tension en fonction de sa position.
Autour de la position médiane 12, l'influence est plus faible pour ensuite augmenter de plus en plus vers les positions d'extrémité. Dans le cas de perturbations importantes ceci empêche que le rouleau de tension 3
vienne en butée contre les positions d'extrémité.
L'intégrateur 7 a été équipé d'un circuit d'application de la valeur initiale. Ce circuit règle la valeur initiale de l'intégrateur. Ce préréglage est nécessaire au démarrage avec un rouleau inconnu 1, et la valeur initiale A est réglée en fonction de la tension de la bande devant être appliquée, de telle sorte que pour le diamètre maximum possible, le rouleau de tension 3 est tiré
encore - précisé-ment - dans sa position médiane 12.
Après le collage, le nouveau rouleau 1 de grande taille doit également recevoir une valeur initiale A, qui se calcule à partir du diamètre (connu) et de
la traction instantanée de la bande (largeur x tension de la bande).
Dans le cas d'un arrêt de sécurité une valeur, qui se calcule à partir de la valeur initiale de l'intégrateur 7 avant l'arrêt et à partir du diamètre actuel
du rouleau, est également appliquée.
Etant donné que dans le cas de rouleaux 1 non influencé au niveau de leur mandrin, le rayon agit en tant que bras de levier, lorsque le diamètre du rouleau diminue de plus en plus, I'influence du rouleau de tension 3 devient
également de plus en plus faible.
Pour cette raison, les signaux pour une action de freinage supplémentaire et une action d'entraîinement supplémentaire sont envoyés à des circuits multiplicateurs 17, 18 respectifs qui réduisent l'amplification, au
moyen d'une réduction du signal au niveau de leur deuxième entrée.
Ce signal peut être avantageusement obtenu à partir du signal de sortie de l'intégrateur 7, étant donné que ce signal diminue également avec le diamètre. Un circuit additionneur supplémentaire 8 disposé en amont du convertisseur électro-pneumatique 6 permet en outre de régler une pression de freinage minimale p. Ceci est nécessaire pour vaincre l'action élastique du rappel de la mâchoire et pour éviter un effet d'ouverture/fermeture dans le cas
de pressions très faibles.
Un inverseur 16 inverse le signe du signal du moteur étant donné que le moteur 2 doit produire également un moment positif. Pour la synchronisation du rouleau de chargement, c'est-à-dire du nouveau rouleau, et pour le rembobinage du reste du rouleau, il faut faire fonctionner le moteur avec régulation de sa vitesse de rotation. C'est pourquoi la valeur de consigne du moment est interrompue et une valeur de consigne n de la vitesse de rotation est appliquée. La vitesse de rotation pour la synchronisation se calcule à partir de l'inverse du diamètre et de la vitesse de la machine. Le diamètre du rouleau de chargement est calculé à partir de la position angulaire du bras de support, qui est déterminée lors de la butée en
rotation dans la position de collage.
L'ensemble de la structure de régulation fait partie du programme de commande dans le changeur de rouleau. La représentation sous la forme d'une régulation de signaux analogiques sert uniquement à fournir une meilleure compréhension. La technique décrite du circuit analogique peut être
réalisée en totalité ou en partie dans un calculateur.
Claims (7)
1. Dispositif de régulation pour des dérouleurs de bandes notamment pour des presses rotatives à imprimer, caractérisé en ce - que la position médiane (12) d'un rouleau de tension (3), utilisé pour tendre la bande (20), est stabilisée indépendamment du coefficient de frottement, à l'aide d'un intégrateur (7), un circuit (10) à action proportionnelle et différentielle étant branché en parallèle avec l'intégrateur (7), - que les entrées de l'intégrateur (7) et du circuit P-D (10) sont reliées 1o directement ou indirectement à un transmetteur (4) du rouleau de tension, - que les sorties de l'intégrateur (7) et du circuit P-D (10) agissent sur un circuit additionneur (8), la sortie du circuit additionneur (8) agissant
directement ou indirectement sur un frein (5).
2. Dispositif de régulation notamment selon la revendication 1 pour des dérouleurs de bandes, comportant - un rouleau de tension (3), qui charge une bande (20) tirée du rouleau d'alimentation (1) avec une force (F) devant être définie pour la tension de la bande, et qui influe sur un transmetteur de valeur de mesure (4) en fonction de la position, - un dispositif (2) d'entraînement sur deux quadrants, qui attaque le centre du rouleau d'alimentation (1) et influe sur la vitesse circonférentielle du rouleau d'alimentation et est relié à un régulateur (13) du moteur, - un frein à disque (5), qui agit au centre du rouleau d'alimentation (1) et influe sur la vitesse circonférentielle du rouleau d'alimentation, - un intégrateur (7) relié côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure (4), - un circuit P-D à action proportionnelle et différentielle (10) relié côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure (4), caractérisé en ce - que les signaux de position du transmetteur de valeurs de mesure (4), qui s'écartent dans le sens positif ou négatif d'un signal de position zéro lorsque le rouleau de tension (3) est dans la position médiane, sont envoyés aussi bien par l'intermédiaire d'un premier faisceau de lignes à un circuit (11) qui dépend de la polarité, que par l'intermédiaire d'un deuxième faisceau de lignes à l'intégrateur (7) et par l'intermédiaire d'un troisième faisceau de lignes à un circuit (9) qui dépend de la polarité, - que la liaison entre le transmetteur de valeurs de mesure (4) et l'intégrateur (7) s'effectue dans le deuxième faisceau de lignes, - que la liaison entre le transmetteur de valeurs de mesure (4) et le circuit (9), qui dépend de la polarité, s'effectue dans le troisième faisceau de lignes, - que le circuit (11), qui dépend de la polarité, est relié côté sortie à l'entrée de la valeur de consigne instantanée du régulateur (13) du moteur et côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure (4),
io - que le circuit (9), qui dépend de la polarité, est relié côté sortie au circuit P-
D (10) et côté entrée au transmetteur de valeurs de mesure (4), - que le frein à disque (5) est relié à un convertisseur électro-pneumatique (6), que le convertisseur électro-pneumatique (6) est relié côté entrée à un i5 circuit additionneur (8), - que le circuit additionneur (8) est relié côté entrée à l'intégrateur (7) et au circuit P-D (10), - que le régulateur (13) du moteur est chargé en supplément par la vitesse de rotation synchrone (n) en tant que signal d'entrée, qui est calculé à partir de la vitesse de rotation (n) de la machine multipliée par l'inverse du diamètre du rouleau d'alimentation de remplacement (1), - qu'un moment positif est appliqué par le dispositif (2) d'entraînement sur
deux quadrants, au centre du rouleau d'alimentation (1).
3. Dispositif de régulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un dispositif (15) de formation de courbes caractéristiques est relié côté entrée avec le transmetteur de valeurs de mesure (4) et côté sortie avec les
trois faisceaux de lignes.
4. Dispositif de régulation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'intégrateur (7) est chargé par une valeur initiale (A) et que le circuit additionneur (8) relié côté sortie à l'intégrateur (7) est chargé en
supplément par une valeur de pression minimale (p).
5. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1
à 4, caractérisé en ce qu'un circuit multiplicateur (18) est relié côté entrée au circuit P-D (10) et côté sortie au circuit additionneur (8), que le circuit multiplicateur (18) est en outre relié en supplément, côté entrée, à un circuit additionneur (19) chargé par une amplificateur minimale (v), et qui est relié,
côté entrée, à I'intégrateur (7).
6. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1
à 5, caractérisé en ce qu'entre le circuit (11), qui dépend de la polarité, et le régulateur (13) du moteur sont disposés un inverseur (16) qui est relié côté entrée au circuit (11) qui dépend de la polarité, et un circuit multiplicateur (17), qui est relié côté entrée aussi bien à l'inverseur (16) qu'en outre à la
sortie du circuit additionneur (19), et côté sortie, au régulateur (13) du moteur.
7. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1
1o à 6, caractérisé en ce que des éléments de commutation disposés entre le transmetteur de valeurs de mesure (4) et le régulateur (13) du moteur ainsi
qu'entre le transmetteur de valeurs de mesure (14) et le convertisseur électro-
pneumatique (6) sont réalisés entièrement ou partiellement dans un
ordinateur au lieu d'être réalisés selon la technique des circuits analogiques.
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