KR20240019324A - 세로로 절단된 재료 웹의 권취 장치 및 세로로 절단된 재료 웹의 제어된 권취를 위한 시스템 - Google Patents

세로로 절단된 재료 웹의 권취 장치 및 세로로 절단된 재료 웹의 제어된 권취를 위한 시스템 Download PDF

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조그 인헬더
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에프엠에스 포스 메저링 시스템즈 아게
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Abstract

본 발명은 각 경우에 권취 롤을 형성하기 위해 복수의 권취 튜브(16) 상에 다수의 세로 스트립(12)을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위한 장치(20)에 관한 것이다. 장치는 축(24) 및 축 상에 장착된 작동 위치에서 개별적으로 제어 가능한 복수의 링형 권취 드라이브(22)를 포함한다. 외부에서 권취 드라이브는 각각 재료 웹의 세로 스트립(12)을 권취하기 위한 권취 튜브(16)를 수용하도록 구성된다. 각 권취 드라이브(22)는 외부 로터 전기 모터를 형성하며 정적인 내부 튜브(40) 및 회전 가능한 외부 튜브(50)를 포함한다. 여기서, 정적인 내부 튜브(40)는 회전을 방지하는 방식으로 축(24) 상에 장착된다. 이는 외부에 전기 모터의 고정자 권선을 갖는 고정자(44) 및 회전 가능한 외부 튜브를 수용하기 위한 롤링 베어링(48)이 있다. 롤링 베어링(48) 상에서 회전 가능한 외부 튜브(50)는 내부에 전기 모터의 외부 로터를 형성하는 여기 자기장(52)을 제공한다. 외부에서 외부 튜브는 수용될 권취 튜브를 위한 차단 장치(58)를 포함한다.

Description

세로로 절단된 재료 웹의 권취 장치 및 세로로 절단된 재료 웹의 제어된 권취를 위한 시스템
본 발명은 각각의 경우에 권취된 롤을 형성하기 위해 다수의 세로 스트립을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 복수의 권취 튜브에 감는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 권취 장치를 사용하여 다수의 세로 스트립을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 제어된 권취를 위한 시스템에 관한 것이다.
종이, 플라스틱 호일 또는 알루미늄 호일과 같은 웹 유형 재료를 제조 또는 처리하는 공장에서는 처리 작업 시작 시 재료 웹이 수 미터의 웹 폭으로 처리된다. 추가 처리를 위해서는 예를 들어 라벨 인쇄 또는 포장 제조에서, 상당히 좁은 웹이 필요하며, 이를 위해 재료 웹은 슬리터 와인더(slitter winder)에서 원하는 폭의 더 좁은 세로 스트립으로 절단된다.
이를 위해 일반적으로 최대 약 2미터의 웹 폭에 대해 관통 샤프트를 갖는 2차 슬리터 와인더가 권취에 사용되며, 관통 샤프트는 과속으로 회전하고 마찰로 작동한다. 관통 샤프트에는 절단된 재료가 감겨지는 판지 튜브가 배열된다. 여기서 단점은 마찰로 인해 한편으로는 부수적인 먼지가 많이 발생하고 다른 한편으로는 효과적인 권취 장력은 샤프트에 대한 판지 튜브의 마찰 계수에 크게 의존한다는 것이다.
판지 튜브의 마찰 계수는 크게 다를 수 있기 때문에 현재 마찰 지점이 마찰 샤프트에 통합되고 판지 튜브가 외부 링 외부에 단단히 고정되는 소위 차동 샤프트가 점점 더 많이 사용되고 있다. 마찰 샤프트 내부의 마찰 지점의 배열로 인해 보다 정확한 마찰 계수가 실현될 수 있으며 판지 마모를 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 차동 샤프트의 경우에도 각 개별 권선 장력이 과속 및 마찰 링의 마찰에 의해 결정되기 때문에 개별 장력의 정확한 제어가 불가능하다. 다른 단점은 이러한 마찰 롤러를 사용하면 예를 들어 재료가 찢어지거나 완전히 느슨해지는 경우와 같이 극단적인 불일치가 발생하는 경우에만 공정 중에 개별 권선의 오류를 식별할 수 있다는 사실이다.
본 발명은 여기에서 시작된다. 청구범위에서 특정지어지는 바와 같이, 본 발명의 목적은 재료 웹의 다수의 세로로 절단된 재료 스트립이 권취되고 개별적으로 제어되어 권취 롤을 각각 형성할 수 있는 위에서 언급한 종류의 권취 장치를 제공하는 것이다. 또한, 다수의 세로 스트립을 갖는 세로로 절단된 재료 웹의 제어된 권취를 위한 유리한 시스템이 제공될 의도이다.
상기 목적은 독립항의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 발전은 종속항의 주제이다.
본 발명에 따르면, 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위한 일반적인 장치는 축과, 축에 장착된 복수의 링형 권취 드라이브를 포함한다. 여기서 권취 드라이브는 작동 위치에서 개별적으로 제어할 수 있다. 외부에서, 권취 드라이브는 각각 재료 웹의 세로 스트립을 권취하기 위한 권취 튜브를 수용하도록 구성된다.
각 권취 드라이브는 외부 로터 전기 모터를 형성하며 정적인 내부 튜브 및 회전 가능한 외부 튜브를 포함한다. 여기서, 정적인 내부 튜브는 회전을 방지하는 방식으로, 바람직하게는 유격이 거의 없는 방식으로 축 상에 장착된다. 외부에는 전기 모터의 고정자 권선이 있는 고정자와 회전 가능한 외부 튜브를 수용하기 위한 롤링 베어링이 있다.
롤링 베어링에서 회전 가능한 외부 튜브의 내부에는 전기 모터의 외부 로터를 형성하는 여기 자기장을 제공하는 장치가 있다. 그 외부에서 외부 튜브는 권취 튜브를 수용하기 위한 차단 장치를 포함한다.
권취 드라이브는 특히 유리하게는 축 상에서 별도로 미끄러질 수 있고 개별적으로 제거 가능한 축 작동 위치에서 잠길 수 있다. 이러한 방식으로, 장치는 재료 스트립의 상이한 수 및 위치를 갖는 상이한 절단 재료 웹을 권취하는데 쉽게 적용될 수 있다.
여기 자기장을 제공하기 위한 장치는 유리하게는 복수의 영구 자석에 의해 형성된다. 이는 안정적이고 유지 관리가 덜 필요하며 브러시 없는 전기 모터의 형성을 촉진시킨다.
축은 축 방향으로 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 연장하고, 모든 위치에서 축 방향으로 접촉할 수 있으며 권취 드라이브가 작동 위치에서 전기 에너지 및 작동 데이터를 공급할 수 있고 이러한 방식으로 개별적으로 제어할 수 있는 전기 도체가 구비되는 것이 바람직하다.
축의 전기 전도체는 축에서 축방향으로 움직이는 가이드 챔버에 배열된 축방향 파워 레일을 포함하는 것이 유리하다.
각각의 권취 드라이브는 축의 전기 전도체를 통해 제어할 수 있는 별도의 파워 요소가 유리하게 장착된다.
회전을 방지하기 위해, 정적인 내부 튜브는 특히 바람직하게는 축의 축 프로파일에 있는 리세스와 맞물리는 토크 지지부가 구비된다.
축은 바람직하게는 축방향 그루브와, 그루브에 배치된 권취 드라이브를 잠그기 위한 단자 블록을 포함한다. 단자 블록은 예를 들어 압축된 공기에 의해 활성화할 수 있다.
본 발명의 일 유리한 개발에서, 축은 냉각수 채널을 위한 적어도 하나의 보어를 포함한다.
유리한 일 실시예에 따르면, 축은 리세스를 갖는 압출 프로파일로 형성된다. 여기서, 하나의 리세스는 바람직하게는 정적인 내부 튜브의 토크 지지부를 수용하는 역할을 하고/하거나 하나의 리세스는 축방향으로 움직이는 파워 레일을 위한 가이드 챔버를 형성하고/하거나 하나의 리세스는 권취 드라이브를 잠그기 위한 단자 블록을 위한 축방향 그루브를 형성하며/하거나 적어도 하나의 리세스는 냉각 채널을 형성하기 위한 보어를 형성한다.
현재는 압출 프로파일로 축을 형성하는 것이 바람직하지만, 대안적으로 액슬은 다른 방식, 예를 들어 용접 구조 또는 필요한 리세스가 솔리드 본체로 밀링되는 밀링 축으로 형성될 수 있다.
유리하게는 적어도 2개, 3개 4개 이상의 구너취 드라이브가 축 상에 배열된다. 유리한 실시예에서, N=10 및 N=20 사이의 권취 드라이브(각각 포함)가 축 상에 배열된다. 그러나, 요구사항에 따라 실제로는 축 상에 더 적거나 많은 수의 권취 드라이브가 제공될 수도 있다는 것이 이해된다.
하나의 바람직한 실시예에서, N≥2 세로 스트립을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위해, N 권취 드라이브가 축 상에 배열되고 이격되어 잠기며 도체, 특히 축의 파워 레일과 전기 접촉한다.
권취 드라이브는 모두 동일한 폭을 포함할 수 있거나 상이한 폭을 갖는 권취 드라이브는 예를 들어 상이한 폭을 갖는 세로 스트립을 감는데 사용될 수도 있다. 더 넓은 세로 스트립을 감는 경우 두 개 이상의 권취 드라이브를 상호 연결할 수도 있다.
장치는 특히 2.50m 이하, 바람직하게는 2.00m 이하의 전체 폭을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위해 배열되고 적용된다.
본 발명은 또한 각각의 경우에 권취 롤을 형성하기 위해 복수의 권취 튜브 상에 다수의 세로 스트립을 갖는 세로로 절단된 재료 웹의 제어된 권취를 위한 시스템을 포함하다. 시스템은 설명된 종류의 권취 장치를 포함하며, 권취 장치의 개별적으로 제어 가능한 권취 드라이브는 감길 세로 스트립 각각에 할당된다. 시스템은 또한 절단된 주행 재료 웹의 세로 스트립의 웹 장력을 측정하기 위한 힘 측정 장치 및 힘 측정 장치에 의해 재료 웹의 다수의 세로 스트립의 웹 장력을 측정하기 위해 적응되고 배열된 제어 시스템을 포함하여, 권취를 위해 개별 세로 스트립의 설정된 웹 장력과 웹 장력을 비교하며, 비교에 기초하여 측정된 웹 장력을 사전 설정된 웹 장력에 적용하기 위해 권취 장치의 할당된 권취 드라이브를 제어한다.
상기 시스템에서, 유리하게는 다음이 제공된다:
- 힘 측정 장치는 축과 축 상에 지지되는 재료 웹으로 감싸진 측정 롤러를 포함하며,
- 측정 롤러는 원하는 측정 위치에 따라 측정 세그먼트를 재료 웹의 가로 방향으로 배치하기 위해 축에서 별도로 미끄러질 수 있고 축의 측정 위치에서 잠금 가능한 두 개 이상의 측정 세그먼트를 갖는 분할된 측정 롤러로 형성되어, 재료 웹의 세로 섹션은 각각 하나의 측정 세그먼트를 감싸며, 세로로 절단된 재료 웹의 세로 스트립의 웹 장력을 측정하기 위한 측정 세그먼트는 이격된 롤 쉘을 갖는 축 상에 위치되고 잠기며,
- 측정 세그먼트 각각은 각각의 측정 세그먼트를 감싸는 재료 웹의 세로 섹션의 웹 장력을 결정하는 역할을 하고 측정 세그먼트가 축에 장착되는 마운트를 제공하는 로드 셀을 포함하며, 그리고
- 축에는 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 축 방향으로 연장하고 모든 위치에서 축 방향으로 접촉할 수 있으며 측정 세그먼트의 로드 셀에 의해 공급되는 측정 신호가 축 단부 상에 배열된 평가 장치로 전도될 수 있는 전기 도체가 제공된다.
종래의 권취 장치의 상술한 단점, 문제점 및 불확실성은 설명된 개별 모터 제어식 권취 장치를 통해 극복될 수 있다. 제안된 시스템은, 여기에 설명된 권취 장치와 웹 장력을 개별적으로 측정하기 위한 힘 측정 장치의 상호작용을 통해, 절단되지 않은 웹을 처리하는 기계의 표준이었던 것과 같은 이상적인 제어 조건을 가능하게 하며 절단된 웹의 권취에 대해서도 이미 달성되었다.
본 발명의 추가 예시적인 실시예 및 장점은 도면을 참조하여 아래에서 설명되며, 여기서는 명확성을 향상시키기 위해 규모 및 비율에 대한 묘사는 생략되었다.
도 1은 각각 판지 튜브에 개별적으로 권취되도록 의도된 세로 스트립을 갖는 절단된 재료 웹을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 권취 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 사시도로서, 축의 권취 드라이브 중 하나이다.
도 4는 도 3의 축 및 권취 드라이브를 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4의 V-V 선에 대응하는 방향으로 권취 드라이브 및 축의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 3 내지 5의 축을 별도로 도시한다.
도 7은 재료 웹의 개별 세로 스트립의 웹 장력을 측정하기 위한 힘 측정 장치와 상호작용하는 본 발명의 권취 장치를 갖는 장력 제어 장치의 예시적인 실시예이다.
이제 세로로 절단된 재료 웹을 개별적으로 권취하기 위한 유리한 장치를 참조하여 본 발명을 설명할 것이다. 설명된 장치는 도 1에 개략적으로 묘사된 일반적으로 최대 2미터의 전체 폭을 갖는 재료 웹(10)이 제공되는 2차 슬리터 와인더를 구성하며 더 좁은 웹(12, 14)으로 절단되며, 차례로 더 좁은 웹(12, 14)은 적절하게 더 좁은 권취 튜브에 감겨 좁은 권취 롤을 형성한다. 재료 웹(10)은 예를 들어 라빌 재료, 플라스틱 포일, 알루미늄 포일, 배터리 포일 등일 수 있다.
여기서, 재료 웹(10)의 주행 방향은 세로 방향과 그에 수직한 가로 방향을 정의한다. 절단 후, 권취를 위한 재료 웹(10)의 절단된 세로 스트립(12, 14)은 일반적으로 상이한 평면에서 위쪽 및 아래쪽으로 교대로 전도되어 원래 가로 방향으로 서로 인접해 있던 세로 스트립이 권취를 방해하지 않는다.
예시적인 실시예에서, 두 평면 중 하나의 N=4 세로 스트립(12)의 권선이 예시를 위해 도시된다. 여기서, 재료 웹의 세로 스트립(12)은 각각 후술하는 권취 장치(20)에 의해 판지 튜브(16)(도 2)에 개별적으로 권취되어 권취 롤을 형성한다. 유사하게, 세로 스트립(12) 사이에 놓인 세로 스트립(14)은 예를 들어 본 발명에 따른 추가 장치에 의해 더 높거나 더 낮은 평면에 권취된다.
예시를 위해, 재료 웹(10)의 절단된 세로 스트립(12, 14)이 모두 동일한 폭을 포함하는 변형이 도시된다. 그러나, 재료 웹(10)을 상이한 스트립 폭의 세로 스트립으로 절단하고, 다양한 폭의 세로 스트립을 본 발명에 따른 장치로 권취하는 것도 마찬가지로 가능하다.
도 2의 개략도를 참조하여, 도 1의 세로 스트립(12)의 제어된 권취를 위해 본 발명의 권취 장치(20)가 사용되며, 이는 권취될 세로 스트립(12)의 요구사항에 따라 강성 축(24)의 특정 축 위치에서 가로 방향을 따라 잠기는 링 형상의 개별적으로 제어 가능한 권취 드라이브(22)를 갖는다.
권취 드라이브(22) 위에는 각각 차단 장치에 의해 고정되고 재료 웹(10)의 세로 스트립(12)이 권취되는 판지 튜브(16)가 놓여진다. 예로서, 도 2는 동일한 폭의 4 개의 세로 스트립(12)에 대해 N=4 권취 드라이브(22)를 도시하지만, 필요한 경우 4개보다 많은 권취 드라이브 및/또는 상이한 폭의 세로 스트립(12)을 권취하기 위한 권취 드라이브도 축(24) 상에 배열될 수 있음이 이해된다.
축(24)은 축 방향으로 실질적으로 전체 폭에 걸쳐 연장하고 권취 드라이브(22)에 의해 모든 위치에서 축 방향으로 접촉 가능한 전기 전도체(28)를 포함하는 스마트 축으로 형성된다. 장치의 유휴 상태에서, 권취 드라이브(22)는 필요에 따라 축 상에 배치될 수 있고 축을 따라 축 방향으로 이동되며(참조 부호 26) 임의의 축 작동 위치에 잠길 수 있다.
작동 위치에서 권취 드라이브는 전기 전도체(28)와 접촉하고, 이러한 방식으로 전원 공급 장치 및 제어 장치(30)에 의해 전기 에너지와 작동 데이터가 공급된다. 전기 전도체(28)는 축(24)의 외부에서, 예를 들어 축방향 그루브에서 작동할 수 있지만, 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이 축(24)의 내부 축방향 가이드 챔버에 배치되는 것이 바람직하다.
권취 드라이브(22) 및 스마트 축(24)의 하나의 유리한 형성이 이제 도 3 내지 6을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 여기서, 도 3은 축(24)에 대한 사시도에서 동일한 종류의 다수의 권취 드라이브(22) 중 하나를 도시하며, 도 4는 도 3의 권취 드라이브(22) 및 축(24)을 통한 단면을 개략적으로 도시하며, 도 5는 도 4의 V-V 선에 대응하는 방향으로 권취 드라이브(22) 및 축(24)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 도 5에서, 축(24)의 내부 구조가 묘사되며, 이는 명확한 설명을 위해 도 4에서는 생략된다. 도 6은 도 3 내지 5의 축(24)을 다시 별도로 도시한다.
본 발명에 따른 권취 장치에서는 기존의 2차 슬리터 와인더로부터 알려진 과속 및 마찰로 작동하는 샤프트 대신에 예상되는 판지 튜브 상의 재료 롤의 높은 중량에도 정적인 축(24)이 사용되며, 휘어짐이 거의 발생하지 않는다. 권취될 재료 웹(10)의 세로 스트립(12)의 위치 및 폭의 요구사항에 따라 원하는 수의 권취 드라이브(22)가 축(24)의 필요한 축 위치에 배열되고 잠긴다. 각각의 권취 드라이브(22)는 그 외부에 세로 스트립(12)의 재료가 권취되는 판지 튜브(16)(도 2)를 수용할 수 있다.
권취 드라이브(22)는 각각 정적인 내부 튜브(40) 및 회전 가능한 외부 튜브(50)를 포함하는 외부 로터-전기 모터를 형성한다. 각 권취 드라이브(22)는 최소한의 유격으로 축(24) 상에 장착된 정적인 내부 튜브(40)를 갖는 축(24) 상에 구축되며, 이러한 방식으로 장치의 유휴 상태에서, 원하는 위치로 권취 드라이브(22)의 축방향 이동을 허용한다. 권취 장치(22)의 회전을 방지하기 위해, 내부 튜브(40)에는 축(24)의 프로파일의 리세스(60)와 맞물리는 토크 지지부(42)가 제공된다. 권취 드라이브(22)의 전체 토크도 거기에 흡수된다.
외부에, 내부 튜브(40)는 전기 모터의 고정자 권선(46)을 갖는 고정자(44)뿐만 아니라 롤링 베어링(48)의 외부 면에 놓이는 회전 가능한 외부 튜브(50)를 수용하기 위한 롤링 베어링(48)이 있다. 외부 튜브(50)의 내부에는 수용부(54)에 부착된 영구 자석(52)의 제공되며, 이는 각 경우에 전기 모터의 외부 로터를 형성하고 좁은 공기 갭에 의해 고정자(44)로부터 분리된다. 더 명확하게 설명하기 위해, 도 5는 고정자 톱니를 갖는 고정자(44)의 일부만을 도시하며, 고정자 슬롯은 그 사이에 놓이며, 고정자 권선(46)은 고정자 톱니 뿐만 아니라 영구 자석(52) 주위에 감긴다. 권취 드라이브의 원주를 따른 고정자와 외부 로터 영구 자석의 연속은 각 경우에 점으로 표시된다.
외부에서, 외부 튜브(50)는 권취 드라이브(22)에 의해 수용될 판지 튜브(16)용 차단 장치(58)(도 3)가 구비된 마찰 링(56)을 포함한다. 마찰 링(56)은 예를 들어 롤러 허브에서 움직이는 볼을 갖는 볼 마찰 링으로 형성될 수 있다.
권취 드라이브(22)를 축방향으로 위치시킨 후 작동 중인 축에서 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 특히 압축된 공기에 의해 활성화될 수 있는 단자 블록(미도시)이 축(24)의 축방향 그루브(62)에 제공되며, 활성화 후에는, 선택된 축 위치에 권취 드라이브(22)를 안전하게 고정한다.
권취 드라이브(22)에 필요한 전기 에너지와 필요한 작동 데이터는 파워 레일(70-L 및 70-D)에 의해 모든 축 위치에 제공되며, 이는 축(24)의 가이드 챔버(64)에 놓이며, 작동 시 모든 권취 드라이브(22)에 의해 연속적으로 접촉된다(참조 부호 76). 파워 레일의 수를 작게 유지하기 위해 예시적인 실시예에서 각 권취 드라이브(22)는 자체 파워 요소(74)를 가져서, 전원 공급 장치용 2 개의 파워 레일 및 작동 데이터 전송용 2 개의 추가 파워 레일이면 모든 드라이브에 대해 충분하다. 이들 4 개의 파워 레일(70-L, 70-D)은 축(24)과 단단히 결합된 절연 마운트(72)에 배열된다.
권취 장치(20)의 작동 시 전기 모터 및 전력 소자의 효율로 인해 상당한 손실이 발생할 수 있기 때문에, 예시적인 실시예에서, 냉각수 채널용 2 개의 보어(66)가 축(24)의 중앙에 제공된다. 이와 대조적으로 기존의 마찰 샤프트에 냉각수 채널을 제공하는 것은 작동 원리로 인해 불가능하며, 왜냐하면 샤프트가 회전하고 마찰 발생을 위해 전체 조립 공간이 필요하기 때문이다.
예시적인 실시예에서, 장치(20)의 축(24)은 돌출된 프로파일로 실행되며, 이는 축의 견고한 형성을 허용하며, 감긴 재료 롤로 인해 높은 부하가 발생하는 경우에도 최소한으로만 변형되거나 전혀 변형되지 않는다. 도 6을 참조하면, 압출된 프로파일은 원형 단면 원주(68)를 포함하며 축의 안정성을 보장하는 넓은 중앙 수직 바를 특징으로 한다. 압출 프로파일에는 원형 단면 원주(68) 내에 상이한 기능을 갖는 다수의 리세스(60, 62, 64, 66)가 제공된다. 구체적으로, 리세스(60)는 내부 튜브(40)의 토크 지지부(42)를 수용하고, 리세스(64)는 파워 레일(70)을 위한 가이드 챔버를 형성하고, 리세스(62)는 권취 드라이브(22)를 잠그기 위한 단지 블록용 그루브를 형성하고, 보어(66)는 상기 냉각 채널을 형성하는 역할을 한다.
권취 드라이브(22)의 전기 모터는 바람직하게는 최대 권선 직경에서도 최대 웹 장력 또는 적절한 토크를 인가할 수 있고, 최소 권선 직경에서 최고 회전 속도를 인가할 수 있도록 배열된다.
본 발명에 따른 권취 드라이브(20)는 특히 유리하게는 재료 스트립을 권취할 때 이상적인 제어 조건을 실현하기 위해 재료 웹(10)의 개별 세로 스트립(12)의 웹 장력을 측정하는 힘 측정 장치와 결합될 수 있다.
주행 재료 웹의 웹 장력을 측정하기 위한 적합한 힘 측정 장치는 동일한 출원인의 출원 PCT/EP2021/057456에 설명된다. 핵심 요소로서 이러한 힘 측정 장치는 축과 축에 지지되는 재료 웹에 의해 둘러싸이는 측정 롤러를 포함한다. 여기서, 측정 롤러는 측정 세그먼트를 원하는 측정 위치에 따라 재료 웹의 가로 방향으로 위치시키기 위해 축에서 별도로 미끄러질 수 있고 축의 측정 위치에서 잠길 수 있는 2 개 이상의 측정 세그먼트를 갖는 분할된 측정 롤러로 형성되어서, 재료 웹의 세로 섹션은 각각 측정 세그먼트를 감싼다. 측정 세그먼트는 각각 개별 측정 세그먼트를 감싸는 재료 웹의 세로 섹션의 웹 장력을 결정하는 역할을 하고 측정 세그먼트가 축 상에 장착되는 마운트를 제공하는 로드 셀을 포함한다. 축에는 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 축 방향으로 연장하고 모든 위치에서 축 방향으로 접촉할 수 있으며 측정 세그먼트의 로드 셀에 의해 공급되는 측정 신호가 축 단부에 배열된 평가 장치로 전도될 수 있는 전기 전도체가 공급된다. 힘 측정 장치의 작동 원리 및 유리한 실시예에 대한 추가 세부사항은 상술한 국제 출원 PCT/EP2021/057456에서 찾을 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예로서, 각 경우에 권취된 롤을 형성하기 위해 복수의 권취 튜브 상에 다수의 세로 스트립(12)을 갖는 세로로 절단된 재료 웹(10)의 제어된 권취를 위한 시스템(100)에서의 장력 제어를 도시한다. 여기서, 본 발명에 따른 권취 장치(20)는 재료 웹(10)의 세로 스트립(12)의 웹 장력을 측정하기 위한 상술한 힘 측정 장치(80)와 상호작용한다.
더 간단한 설명을 위해 도 7에서 재료 웹의 단지 N=4 세로 스트립의 권선이 다시 가정되지만, 더 많은 수, 예를 들어 최대 N=40 길이 스트립이 본 발명에 따른 권취 장치로 제어된 방식으로 동시에 권취될 수 있음이 이해된다.
도 7에서 이미지의 왼쪽 부분은 힘 측정 장치(80)를 사용하여 N 개의 세로 스트립의 웹 장력을 측정하는 것에 관한 것이다. 이를 위해 힘 측정 장치의 측정 롤러는 측정 신호가 전원 공급 라인(84)을 통해 평가 장치(86)에 전도되는 N=4 측정 세그먼트(82-1 내지 82-4)를 포함한다. 전원 공급 라인(84)은 측정 세그먼트의 전원 공급을 위한 2 개의 라인에 더하여 디지털화된 측정 신호가 버스 프로토콜을 통해 평가 장치(86)에 전도되는 2 개의 데이터 라인을 포함한다.
획득된 측정 신호에 기초하여, 평가 장치(86)는 감겨질 N 개의 세로 스트립(12)의 웹 장력의 현재 상태를 설명하는 작동 데이터를 시스템(100)의 제어 시스템을 형성하는 중앙 제어 유닛(90)으로 전송한다.
도 7에서 오른쪽 부분은 권취 장치(20)의 N=4 권취 드라이브(22-1 내지 22-4)의 제어를 도시한다. 하나의 전원 공급 장치(92)로부터 권취 드라이브(22)에 전력을 공급하는 역할을 하는 2 개의 파워 레일(70-L)이 나온다. 권취 장치(20)의 제어 유닛(94)과 권취 드라이브(22-1 내지 22-4)의 각각의 전력 요소 사이의 양방향 데이터 교환을 위해 2 개의 추가 파워 레일(70-D)이 제공된다.
작동 시, 제어 유닛(90)에서는 N 개의 세로 스트립에 대해 힘 측정 장치(80)에 의해 설정된 웹 장력의 현재 값으로부터 각 경우에 제어 편차가 설정되고, 상기 제어 편차로부터 적절한 설정점이 관련된 권취 드라이브(22-1 내지 22-4)의 전기 모터의 전류 또는 회전 속도에 대해 결정된다. 설정된 설정점은 권취 장치(20)의 제어 유닛(94)으로 전송되고 상기 권취 장치로부터 권취 드라이브(22-1 내지 22-4)의 전력 요소로 전송되며, 여기서 드라이브는 설정된 설정점에 기초하여 그에 따라 제어된다.
피드백으로서, 권취 드라이브(22)는 각각 파워 레일(70-D)을 통해 전력 요소의 상태, 모터 전류 및 회전 속도를 제어 유닛(94)에 전송하고, 이는 제어 유닛(90)에 상기 데이터를 전송한다.
설명된 제어 시스템의 실시예는 단지 예일 뿐이며, 예를 들어 시스템 제어에 있어서 유닛(86, 90 및 94)의 할당은 다른 방식으로 수행될 수도 있다는 것이 이해된다.

Claims (15)

  1. 각 경우에 권취 롤을 형성하기 위해 복수의 권취 튜브(16) 상에 다수의 세로 스트립(12)을 갖는 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위한 장치(20)로서,
    - 축(24) 및 축 상에 장착된 작동 위치에서 개별적으로 제어 가능하고 각각 외부에서 재료 웹의 세로 스트립(12)을 권취하기 위한 권취 튜브(16)를 수용하기 위해 구성된 복수의 링형 권취 드라이브(22),
    - 외부 로터 전기 모터를 형성하고 정적인 내부 튜브(40) 및 회전 가능한 외부 튜브(50)를 포함하는 각 권취 드라이브(22),
    - 회전을 방지하는 방식으로 축(24)에 장착되고 외부에는 전기 모터의 고정자 권선을 갖는 고정자(44) 및 회전 가능한 외부 튜브(50)를 수용하기 위한 롤링 베어링(48)이 있는 정적인 내부 튜브(40), 및
    - 내부에 전기 모터의 외부 로터를 형성하는 여기 자기장(52)을 제공하기 위한 장치가 있고 외부에 권취 튜브를 수용하기 위한 차단 장치(58)를 포함하는 롤링 베어링(48) 상에서 회전 가능한 외부 튜브(50)를 갖는,
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    권취 드라이브(22)는 축(24) 상에서 별도로 미끄러질 수 있고 개별적으로 제어할 수 있는 축 작동 위치에서 잠길 수 있는,
    장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    여기 자기장을 제공하기 위한 장치는 복수의 영구 자석(52)에 의해 형성되는,
    장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 한 항에 있어서,
    축에는 축 방향으로 실질적으로 전체 폭에 대해 걸쳐 연장하고 모든 위치에서 축 방향으로 접촉 가능하며, 권취 드라이브(22)가 작동 위치에서 전기 에너지 및 작동 데이터를 공급할 수 있고 이러한 방식으로 개별적으로 제어할 수 있는 전기 도체(28)가 제공되는,
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    축의 전기 도체(28)는 축에서 축방향으로 진행하는 가이드 챔버(64)에 배열되는 축방향 파워 레일을 포함하는,
    장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    모든 권취 드라이브는 축의 전기 도체(28)를 통해 제어할 수 있는 별도의 전력 요소(74)가 장착되는,
    장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 한 항에 있어서,
    회전을 방지하기 위해, 정적인 내부 튜브(40)에는 바람직하게는 축(24)의 축 프로파일에 있는 리세스(60)와 맞물리는 토크 지지부(42)가 제공되는,
    장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 한 항에 있어서,
    축은 축방향 그루브(62) 및 그루브에 배치된 권취 드라이브를 잠그기 위한 단자 블록을 포함하며, 이 단자 블록은 바람직하게는 압축된 공기에 의해 활성화될 수 있는,
    장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 한 항에 있어서,
    축은 냉각수 채널을 위한 적어도 하나의 보어(66)를 포함하는,
    장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 한 항에 있어서,
    축(24)은 리세스(60, 62, 64, 66)를 갖는 압출 프로파일로 형성되며, 바람직하게는 하나의 리세스(60)는 정적인 내부 튜브의 토크 지지부를 수용하는 역할을 하며/하거나 하나의 리세스(64)는 축방향으로 주행하는 파워 레일을 위한 가이드 챔버를 형성하며/하거나 하나의 리세스(62)는 권취 드라이브를 잠그기 위한 단자 블록용 축방향 그루브를 형성하며/하거나 적어도 하나의 리세스(66)는 냉각 채널을 형성하기 위한 보어를 형성하는,
    장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 한 항에 있어서,
    적어도 둘, 셋, 넷 이상의 권취 드라이브(22)는 축(24) 상에 배열되는,
    장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 적어도 한 항에 있어서,
    N≥2 세로 스트립(12)을 갖는 세로로 절단된 재료 웹(10)을 권취하기 위해 N 개의 권취 드라이브(22)는 축 상에 이격되어 배열되고 잠기며 유리하게는 도체(28), 특히 축의 파워 레일과 전기적으로 접촉하는,
    장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 적어도 한 항에 있어서,
    장치는 전체 폭이 2.50m 이하, 특히 2.00m 이하인 세로로 절단된 재료 웹을 권취하기 위해 배열되고 적용되는,
    장치.
  14. 각 경우에 권취 롤을 형성하기 위해 복수의 권취 튜브(16) 상에 다수의 세로 스트립(12)을 갖는 세로로 절단된 재료 웹(10)의 제어된 권취를 위한 시스템(100)으로서,
    - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 권취 드라이브(20)로서, 권취 장치의 개별적으로 제어 가능한 권취 드라이브(22)는 권취될 세로 스트립(12) 각각에 할당되는, 권취 드라이브(20),
    - 절단 주행 재료 웹의 세로 스트립(12)의 웹 장력을 측정하기 위한 힘 측정 장치(80), 및
    권선에 대해 개별 세로 스트립(12)의 설정된 웹 장력과 웹 장력을 비교하고 비교에 기초하여 미리 설정된 웹 장력에 측정된 웹 장력을 조정하기 위해 권취 장치(20)의 할당된 권취 드라이브(22)를 제어하기 위해, 재료 웹의 다수의 세로 스트립(12)의 웹 장력을 힘 측정 장치(80)에 의해 측정하도록 구성되고 배열된 제어 시스템(90)을 갖는,
    시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    - 힘 측정 장치는 축 및 축 상에 지지되는 재료 웹에 의해 둘러싸이는 측정 롤러를 포함하며,
    - 측정 롤러는 측정 세그먼트를 원하는 측정 위치에 따라 재료 웹의 가로 방향으로 배치하기 위해 축에서 별도로 미끄러질 수 있고 축의 측정 위치에서 잠길 수 있는 2 개 이상의 측정 세그먼트를 갖는 분할된 측정 롤러로 형성되어, 재료 웹의 세로 섹션은 각각 하나의 측정 세그먼트를 감싸며, 세로로 절단된 재료 웹의 세로 스트립의 웹 장력을 측정하기 위한 측정 세그먼트는 이격된 롤 쉘을 갖는 축 상에 위치되고 잠기며,
    - 측정 세그먼트 각각은 각각의 측정 세그먼트를 감싸는 재료 웹의 세로 섹션의 웹 장력을 결정하는 역할을 하고 측정 세그먼트가 축에 장착되는 마운트를 제공하는 로드 셀을 포함하며, 그리고
    - 축에는 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 축 방향으로 연장하고 모든 위치에서 축 방향으로 접촉할 수 있으며 측정 세그먼트의 로드 셀에 의해 공급되는 측정 신호가 축 단부 상에 배열된 평가 장치로 전도될 수 있는 전기 도체가 제공되는,
    시스템.
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