WO2005083697A1 - Verfahren und vorrichtung zum umspulen von wickelgut - Google Patents

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WO2005083697A1
WO2005083697A1 PCT/DE2005/000376 DE2005000376W WO2005083697A1 WO 2005083697 A1 WO2005083697 A1 WO 2005083697A1 DE 2005000376 W DE2005000376 W DE 2005000376W WO 2005083697 A1 WO2005083697 A1 WO 2005083697A1
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winding
speed
unwinding
tension
motor
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PCT/DE2005/000376
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Inventor
Martin Silbernagl
Original Assignee
Roroco Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/222—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
    • H04N5/253—Picture signal generating by scanning motion picture films or slide opaques, e.g. for telecine
    • 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
    • B65H23/044—Sensing web tension

Definitions

  • the invention relates to a method for moving wound goods from a unwinding element that delivers the goods from a winding supply to a winding element that receives the unwound goods. It further relates to an arrangement suitable for carrying out the method.
  • the film moves, which for example Digitalization, moving past an optical element that scans it even in the event that the angular velocities of the emitting ⁇ _ ⁇ d of the receiving coil remain constant due to the changing diameter of the winding material past the sensor r at different speeds.
  • the changing mass ratio fc * ⁇ ⁇ isse on the spools more precisely because of the decreasing force, i-nit which the continuously decreasing winding supply on the giving unwinding reel changes the rewinding process opposes or because of the increasing B ⁇ -I. «The force required to move the winding reel filling, also the angular velocities of the reels.
  • the angular velocities of the donor and the motor-driven pick-up in the coil vary both relative to one another and absolutely. Aufgrur-.
  • varying material properties and changing density of the supply it is therefore almost impossible to predict the resulting angular velocities of the coils and, based on the results obtained, to a constant tensile stress and / or one constant velocity of the film flowing in through or past a processing device such as a scanning sensor.
  • the changing diameter of both coils is often used in practice measured. Gears are mostly used to guide and determine the respective image status.
  • the object of the invention is therefore to provide a solution which enables safe and gentle transport of a winding material during rewinding with a predetermined, almost constant tensile force acting on the material.
  • a method and a device are to be specified, the
  • Transport speed of the winding material during the rewinding process largely, that is to say to keep it constant within predetermined limits or within a defined tolerance range.
  • both the winding element and the unwinding element are driven by a motor.
  • the angular velocities of the winding element and the unwinding element are detected by a corresponding control of the motor driving them on the basis of the directly on the moving material to be wound Tension controlled.
  • the tensile stress detected between the unwinding element and the winding element by means of a suitable sensor can thus be kept constant by appropriately adapting the angular velocities with respect to a value specified for the tensile stress within a tolerance range which naturally arises in control processes due to the presence of a hysteresis.
  • the tensile stress acting on the winding material is detected by evaluating a translatory movement of a deflection element arranged between the unwinding element and the winding element.
  • the deflecting element moves in a first direction when the tension increases and in a second direction opposite to the first direction when the tension falls.
  • the amount and the direction of this movement can be used to infer the tensile stress acting on the material to be wound, or the control variables required for a corresponding adaptation of the angular speeds of the winding element and of the unwinding element to change the motor speed of the motor controlling the winding elements can be derived directly.
  • the control of the angular velocities of the winding elements is designed in such a way that the tensile stress takes place primarily via a control of the angular speed of the winding element.
  • the angular velocity of the winding element exceeds or falls below a predetermined maximum angular velocity or a predetermined minimum angular velocity
  • the angular velocity of the unwinding element is tracked by a reduction or increase.
  • the angular velocity of the unwinding element is changed with respect to its reduction or increase in the opposite manner to the previous change in the angular velocity of the winding element.
  • a further development of the invention makes it possible, in addition to the tensile stress, to keep the speed at which the winding material moves during the rewinding process largely, that is to say again within certain tolerances.
  • the speed of the winding material is measured and, depending on the speed of the winding material measured when the tensile stress changes and its deviation from a predetermined speed, the angular speed of the winding element and / or the angular speed of the unwinding element are changed.
  • the method according to the invention is also advantageously further developed in that the rotational movement of the winding elements and thus the movement of the winding material are stopped, provided that the tensile stress of the winding material assumes a value outside the tolerance range.
  • a device for rewinding a winding material which solves the task consists, in a manner known per se, of an unwinding element which delivers the winding material from a supply of winding material and a winding element which takes up the dispensing material to be wound, which perform a motor-driven rotational movement when the winding material is rewound.
  • a motor is provided for both the winding element and the unwinding element.
  • a sensor for detecting the tensile stress acting on the material to be wound is arranged between the winding element and the unwinding element.
  • This tension sensor together with a control device also belonging to the device, forms a control loop for evaluating the signal received from the tension sensor and for controlling the speed of the motors for the winding element and the unwinding element.
  • the tension is determined by a change in the speed of the winding element driving motor and / or the motor driving the unwinding element kept constant within a tolerance range for a predetermined value.
  • the tension sensor is formed by a movable deflection roller, the position of the axis of this deflection roller being changeable in a translatory movement.
  • a spring acts on the axis of the deflection roller, the spring force of which is dimensioned such that the axis and thus the deflection roller are held in a “zero position”, provided that the tensile stress acting on the material to be wound and via this on the deflection roller corresponds to the predetermined value, a play for the deflecting roller is realized by the spring.
  • a stationary deflecting element is arranged between each of the winding elements and the movable deflecting roller.
  • the stationary deflecting elements are arranged outside the maximum diameter that results for a winding element filled with material to be wound,
  • the deflection roller and the stationary deflection elements form the corner points of an imaginary triangle.
  • the deflection roller executes a translational movement, the amount and direction of which from the control unit to derive control variables for a change in the speed Motors driving winding elements can be evaluated.
  • An increase in the tensile stress as a result of the movement of the tensile stress sensor or the movable deflection roller leads to a reduction in the imaginary triangle mentioned above, while a decrease in the tensile stress increases it.
  • the static deflection elements are preferably designed as a roller with a guide for the material to be wound that is incorporated into the running surface.
  • the axis of the deflecting roller executes a translational movement, the direction and amount of which is detected and can be used according to the method explained for deriving a control signal for changing the angular velocity of the winding element and / or of the unwinding element.
  • the device according to a further development also has a speed sensor.
  • the speed sensor determines whether a change in the tensile stress acting on it occurs.
  • the angular speed of one or both winding elements is changed such that a ratio between the angular speeds of the winding elements is set, which leads to a constant transport speed of the winding material.
  • the angular speeds of the winding elements are also readjusted by correspondingly controlling their motors.
  • the speed sensor is also part of a regulation.
  • the device in such a way that all of the aforementioned elements, that is to say the tension sensor, the speed sensor and the control device, are part of a control loop acting on both motors of the winding elements.
  • a control loop consisting of the tension sensor and the control device, which acts only on the motor of one of the winding elements, and of realizing a further control loop which includes the speed sensor and the control device and acts on the motor of the other winding element , preferably in the latter case, a common control device used by both control loops will be formed.
  • the regulation or control of the motors to change their speed and thus to change the angular speeds of the winding elements is carried out, for example, as follows. If, for example, the tensile stress increases, this means that the winding element rotates too quickly in relation to the unwinding element. This could be counteracted by reducing the angular velocity of the winding element by controlling its motor accordingly. If so now at the same time it is determined that the material to be wound, for example a film to be passed by a scanning element, is moving at too low a speed, a control would not make sense in this way. Therefore, in this case, the increase in the tensile stress is counteracted in such a way that the angular velocity of the unwinding element is increased. The same applies to a reduction in tension.
  • the invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
  • the exemplary embodiment relates to a device for rewinding films.
  • the basic solution is not limited to this application.
  • the device described by way of example is shown in the accompanying drawing, FIG. 1, in a schematic illustration.
  • the device comprises, in a manner known per se, an unwinding element 2 which dispenses the winding material 1, on which a supply of the winding material 1 is held - in the example a film-producing spool - and a winding element 3 which receives the winding material 1 - here a receiving spool on which the film 1 unwound from the dispensing spool 2, possibly after an intermediate processing operation (for example scanning for the purpose of digitization), is rewound.
  • an intermediate processing operation for example scanning for the purpose of digitization
  • the motors are preferably stepper or stepper motors. Alternatively, however, other motors can also be used, provided they have a level indicator. The latter is necessary, for example, in the case of servomotors, to obtain information about the current speed of the motor that can be influenced by a change in the motor voltage, since it must of course be checked whether the motor speed increases or decreases, the required speed increase, and thus the increase in the angular velocity of the respective winding element 2, 3 to that for them calculated value, or the required speed reduction, and thus the reduction in angular velocity to the calculated value, actually occurs. This applies especially since it is generally not to be assumed that a previously known speed is to be assigned to a specific motor voltage.
  • the device according to the invention has a tension sensor 4.
  • the film 1 transported from the dispensing spool, for example the spool 2, to the receiving spool, in this case the spool 3, is transferred via two static deflection elements 6 7, preferably two static rollers, with a guide incorporated into the running surface, and in the form of a translationally movable roller designed tension sensor 4.
  • the tension sensor 4 and the two static deflection elements 6, 7 form the corner points of an imaginary triangle 5.
  • Control signals for a corresponding change in the speed or number of steps of the motors driving the axes of the coils (2, 3) can be derived from the evaluation of the change in position of the movable tension sensor 4. If, for example, the change in position of the tension sensor 4 reveals that the tensile force exceeds a predetermined value, this can be counteracted by increasing the number of turns or the number of steps of the motor of the giving coil 2.
  • the method therefore focuses primarily on regulating the speed of the motor driving the receiving coil and regulates the speed of the other coil only when the Angular velocity of the receiving coil above or below a predetermined value, but the tension has still not reached the predetermined value.
  • the motors are preferably arranged directly on the axis of the respective coils 2, 3 or the axes mentioned are formed by the motor shafts.
  • the tension sensor 4 is preferably attacked by a spring (not shown), by means of which the tension sensor 4 is moved with a certain preload against increasing tensile force in the direction of an enlargement of the imaginary triangle 5. Depending on the location of the arrangement of the corresponding spring, this is a tension or a compression spring.
  • the device can be designed such that the transport of the film 1 is interrupted immediately in the event of an unforeseen exceeding of a minimum or maximum position of the tension sensor 4 to protect the film 1.
  • the use of the stationary or static deflection rollers 6, 7 with regard to the position of their axes is necessary in order to be able to reliably measure the tensile force despite the changing diameter of the coils 2, 3 by means of the tension sensor 4. It eliminates the influence of changing coil diameters. It is immediately apparent to the person skilled in the art that it is completely irrelevant for the function of the device shown whether the film 1 is rewound from the reel 2 to the reel 3 or in the opposite direction.
  • the orientation of the mechanism in space is also irrelevant to its function. At most, for example, in a vertical arrangement, the spring force of the spring arranged on the tension sensor 4 must be selected so that it compensates for the dead weight of the tension sensor 4. List of the reference symbols used
  • winding element for example (receiving) coil tension sensor, for example deflection coil

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegung gewickelten Gutes von einem das Gut von einem Wickelvorrat abgebenden Abwickelelement zu einem das abgewickelte Gut aufnehmenden Aufwickelelement. Die Aufgabe besteht in der Gewährleistung eines schonenden Transports des Wickelguts beim Umspulen mit einer vorgegebenen, nahezu konstanten auf das Material wirkenden Zugkraft. Erfindungsgemäß werden dazu sowohl das Aufwickelelement als auch das Abwickelelement motorisch getrieben und die Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente durch eine entsprechende Ansteuerung des sie treibenden Motors auf der Grundlage der direkt an dem sich bewegenden Wickelgut erfassten Zugspannung gesteuert. Die Zugspannung wird zwischen dem Abwickelelement und dem Aufwickelelement mittels eines geeigneten Sensors erfasst.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Umspulen von Wickelgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegung gewickelten Gutes von einem das Gut von einem Wickelvorrat abgebenden Abwickelelement zu einem das abgewickelte Gut aufnehmenden Aufwickelelement. Sie betrifft im Weiteren eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung.
Es gibt unterschiedlichste Materialien, Medien und Produkte, welche in gewickelter Form aufbewahrt werden und zum Zweck einer Umlagerung, beispielsweise für den Verkauf, oder im Zusammenhang mit ihrer Bearbeitung oder Verarbeitung von einem das Wickelgut bis dahin aufnehmenden Abwickelelement an andere Stelle transportiert und dort durch eine entsprechende Aufnahme, beziehungsweise ein Aufwickelelement, wieder aufgewickelt werden müssen. Zur Wahrung der Qualität des Wickelgutes oder aber auch zur Sicherstellung eines reibungslosen Ablaufs von Verarbeitungsvorgängen ist es dabei sehr häufig erforderlich, dass die auf das Wickelgut bei seiner Bewegung vom abgebenden Abwickelelement zum aufnehmenden Aufwickelelement wirkende Zugspannung innerhalb gewisser Toleranzen möglichst konstant gehalten wird. Entsprechende Forderungen bestehen beispielsweise in der Filmindustrie beziehungsweise der filmverarbeitenden Industrie im Zusammenhang mit dem Umspulen von Filmen, beispielsweise zum Zwecke ihrer Vervielfältigung oder ihrer Digitalisierung. Die nachfolgenden Darstellungen beziehen sich insbesondere auf diesen Anwendungsfall ohne jedoch die Erfindung hierauf zu beschränken.
Filme werden beim Umspulen von einer abgebenden auf eine aufnehmende Spule bewegt. Nach dem Stand der Technik erfolgt der erforderliche Filmtransport hierbei rein mechanisch oder elektromechanisch. Im Hinblick auf eine gleichbleibende Transportgeschwindigkeit für den Film tritt dabei das Problem zutage, dass sich die Durchmesser der filmabgebenden und der filmaufnehmenden Spule während des Umspulvorgangs ständig verändern. Infolgedessen ist die auf den Film während des Umspulvorgang wirkende Zugspannung ohne entsprechende G$ge3 aßnaL
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starken Schwankungen unterworfen, was, in unerwünschter Weiset -=... insbesondere zu einem ungleichmäßigen Aufwickeln des Films auf die --Aufwickelspule führt. Zudem bewegt sich der Film, welcher beispielsweise zu
Figure imgf000004_0002
ϊner Digitalisierung, an einem ihn abtastenden optischen Element vorbeibewegt
Figure imgf000004_0003
selbst in dem Falle, dass die Winkelgeschwindigkeiten der abgebenden ι_ι d der aufnehmenden Spule konstant bleiben, aufgrund der sich ändernden Du i — zrhmesser des Wickelgutes mit unterschiedlicher Geschwindigkeit an dem Sensen r vorbei. In der Praxis ändern sich aber wegen der sich ändernden Masseverhäl fc *~ι isse auf den Spulen, genauer gesagt wegen der sich verringernden Kraft, i-nit welcher sich der stetig abnehmende Wickelvorrat auf der gebenden Abv\Λ ϊ - ^ l elspule dem Umspulvorgang widersetzt beziehungsweise wegen der ansteige BΓ-I. «den, zur Bewegung der sich füllenden Aufwickelspule erforderlichen Kraft, aucz rτ die Winkelgeschwindigkeiten der Spulen. Dabei variieren die WinkelgeschwincI I <^ keiten der gebenden und der durch einen Motor angetriebenen, aufnehm ^^ inden Spule sowohl relativ zueinander als auch absolut. Aufgrur- . <d außerdem variierender Materialeigenschaften und veränderlicher W cklur- ^sdichte beim gebenden Vorrat ist es daher nahezu unmöglich, die resultierend «s^ n Winkelgeschwindigkeiten der Spulen vorauszuberechnen und anhand da fc- <3ϊ gegebenenfalls erhaltener Ergebnisse auf eine gleichbleibende Zugspannun cg und/oder eine gleichbleibende Geschwindigkeit des sich durch oder an eine r- N/erarbeitungsvorrichtung, wie einem Abtastsensor, vorbeibewegenden Films Ei r— ifluss zu nehmen. Um diesen Problemen zu begegnen, wird ϊ r~* der Praxis häufig der sich verändernde Durchmesser beider Spulen
Figure imgf000004_0004
gemessen. Zur Führung und Feststellung des jeweiligen Bildstandes werci en dabei zumeist Zahnräder eingesetzt. Dies führt aber beispielsweise im Λ .r- c ivbereich, aufgrund häufig zu beobachtender Materialschrumpfungen ( des Films, infolge derer die
Filmperforation nicht mehr auf die entsprechend «sn Zahnräder passt, teilweise zu erheblichen Problemen. Zudem machen e=^ sich ändernde Filmformate erforderlich, jeweils die gesamte Zahnradmech snik hieran anzupassen, sofern dies überhaupt möglich ist. Im Hinblick darauf, dass die auf den Film wirkende Zugkraft, im Interesse einer gleichmäßigen Wicklung, nicht nur möglichst konstant sein muss, sondern auch so bemessen sein muss, dass der Film schonend transportiert wird, werden entsprechende Filmtransportvorrichtungen in der Praxis mittels sehr komplexer und aufwändiger Mechaniken realisiert. Abgesehen davon, dass bei der Verwendung entsprechender Vorrichtungen aufgrund der geschilderten Probleme dennoch häufiger Komplikationen zu verzeichnen sind, sind derartige Vorrichtungen wegen der Komplexität ihrer Mechanik sehr teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung bereitzustellen, welche einen sicheren und schonenden Transport eines Wickelguts beim Umspulen mit einer vorgegebenen, nahezu konstanten auf das Material wirkenden Zugkraft ermöglicht. Hierzu sind ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, wobei die
Vorrichtung im Hinblick auf die Fertigungskosten einen gegenüber den Lösungen des Standes der Technik vereinfachten Aufbau besitzen soll. Im Hinblick auf entsprechende Anforderungen für einige Einsatzfälle soll es eine Weiterbildung der Erfindung zudem ermöglichen, auch die von den Winkelgeschwindigkeiten des Abwickelelements und des Aufwickelelement zu unterscheidende
Transportgeschwindigkeit des Wickelguts beim Umspulvorgang weitgehend, das heißt innerhalb vorgegebener Grenzen beziehungsweise innerhalb eines festgelegten Toleranzbereiches konstant zu halten.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine die Aufgabe lösende Vorrichtung wird durch die Merkmale des ersten vorrichtungsbezogenen Anspruchs charakterisiert. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unteransprüche gegeben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden sowohl das Aufwickelelement als auch das Abwickelelement motorisch getrieben. Dabei werden die Winkelgeschwindigkeiten des Aufwickelelements und des Abwickelelements durch eine entsprechende Ansteuerung des sie treibenden Motors auf der Grundlage der direkt an dem sich bewegenden Wickelgut erfassten Zugspannung gesteuert. Die zwischen dem Abwickelelement und dem Aufwickelelement mittels eines geeigneten Sensors erfasste Zugspannung kann somit durch eine entsprechende Anpassung der Winkelgeschwindigkeiten bezogen auf einen für die Zugspannung vorgegebenen Wert innerhalb eines Toleranzbereiches, welcher sich bei Regelvorgängen bereits aufgrund des Vorhandenseins einer Hysterese naturgemäß ergibt, konstant gehalten werden. Entsprechend einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung wird die auf das Wickelgut wirkende Zugspannung durch die Auswertung einer translatorischen Bewegung eines zwischen dem Abwickelelement und dem Aufwickelelement angeordneten Umlenkelements erfasst. Dabei bewegt sich das Umlenkelement bei steigender Zugspannung in eine erste und bei fallender Zugspannung in eine zweite, zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung. Über den Betrag und die Richtung dieser Bewegung können auf die auf das Wickelgut wirkende Zugspannung geschlossen beziehungsweise unmittelbar die zu einer entsprechenden Anpassung der Winkelgeschwindigkeiten des Aufwickelelements und des Abwickelelements erforderlichen Steuergrößen zur Veränderung der Motordrehzahl des die Wickelelemente steuernden Motors abgeleitet werden. Gemäß einer praxisgerechten Gestaltung des Verfahrens wird die Steuerung der Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente so gestaltet, dass die Zugspannung primär über eine Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements erfolgt. Sofern jedoch die Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements eine vorgegebene maximale Winkelgeschwindigkeit oder eine vorgegebene minimale Winkelgeschwindigkeit über- beziehungsweise unterschreitet, wird die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements durch eine Verringerung beziehungsweise Erhöhung nachgeführt. Dabei wird die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements im Hinblick auf ihre Verringerung oder Erhöhung entgegengesetzt zu der vorausgegangenen Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements verändert. Das heißt, wenn beispielsweise die maximale Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements überschritten wird, kann dies nur im Zuge einer vorausgegangen Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit mit dem Ziel einer Erhöhung der Zugspannung geschehen sein. Jedoch wird nun aufgrund des bereits erfolgten Überschreitens der für das Aufwickelelement maximal zulässigen Winkelgeschwindigkeit dessen Winkelgeschwindigkeit nicht weiter erhöht, sondern mit der gleichen Wirkung auf die Zugspannung die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements verringert. Für den Fall des Unterschreitens der minimal für das Aufwickelelement zulässigen Winkelgeschwindigkeit, bei deren Herabsetzung zum Zweck der Zugspannungsverringerung, gilt entsprechendes.
Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht es, neben der Zugspannung auch die Geschwindigkeit mit der sich das Wickelgut beim Umspulvorgang bewegt, weitgehend, das heißt wiederum innerhalb gewisser Toleranzen, konstant zu halten. Hierzu wird die Geschwindigkeit des Wickelguts gemessen und in Abhängigkeit der bei einer Änderung der Zugspannung gemessenen Geschwindigkeit des Wickelguts und deren Abweichen von einer vorgegebenen Geschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements oder/und die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements verändert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass die Rotationsbewegung der Wickelelemente und damit die Bewegung des Wickelguts gestoppt werden, sofern die Zugspannung des Wickelguts einen außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Wert annimmt. Eine die Aufgabe lösende Vorrichtung zum Umspulen eines Wickelguts besteht, in an sich bekannter Weise, aus einem das Wickelgut von einem Wickelgutvorrat abgebenden Abwickelelement und einem das abgebende Wickelgut aufnehmenden Aufwickelelement, welche beim Umspulen des Wickelguts eine motorgetriebene Rotationsbewegung vollführen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch sowohl für das Aufwickelelement als auch das Abwickelelement je ein Motor vorhanden. Zudem ist erfindungsgemäß zwischen dem Aufwickelelement und dem Abwickelelement ein Sensor zur Erfassung der auf das Wickelgut wirkenden Zugspannung angeordnet. Dieser Zugspannungssensor bildet gemeinsam mit einer ebenfalls zur Vorrichtung gehörenden Steuereinrichtung zur Auswertung des vom Zugspannungssensor erhaltenen Signals sowie zur Steuerung der Drehzahl der Motoren für das Aufwickelelement und das Abwickelelement einen Regelkreis aus. Durch diesen Regelkreis wird die Zugspannung über eine Änderung der Drehzahl des das Aufwickelelement treibenden Motors oder/und des das Abwickelelement treibenden Motors innerhalb eines Toleranzbereichs für einen vorgegebenen Wert konstant gehalten.
Entsprechend einer praxisgerechten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Zugspannungssensor durch eine bewegliche Umlenkrolle ausgebildet, wobei die Lage der Achse dieser Umlenkrolle in einer translatorischen Bewegung veränderlich ist. An die Achse der Umlenkrolle greift dabei eine Feder an, deren Federkraft so bemessen ist, dass die Achse und damit die Umlenkrolle in einer „Nullstellung" gehalten wird, sofern die auf das Wickelgut und über diese auf die Umlenkrolle wirkende Zugspannung dem vorgegebenen Wert entspricht, wobei durch die Feder ein Spiel für die Umlenkrolle realisiert ist. Weiterhin ist bei dieser Ausbildungsform zwischen jedem der Wickelelemente und der beweglichen Umlenkrolle jeweils ein stationäres Umlenkelement angeordnet. Die stationären Umlenkelemente sind dabei außerhalb des sich für ein mit Wickelgut gefülltes Wickelelement maximal ergebenden Durchmessers angeordnet, wobei die Umlenkrolle und die stationären Umlenkelemente die Eckpunkte eines gedachten Dreiecks ausbilden. Bei einer Veränderung der Zugspannung führt die Umlenkrolle eine translatorische Bewegung aus, deren Betrag und Richtung von der Steuereinheit zur Ableitung von Steuergrößen für eine Veränderung der Drehzahl die Wickelelemente treibenden Motoren auswertbar ist. Dabei führt eine Erhöhung der Zugspannung infolge der Bewegung des Zugspannungssensors, respektive der beweglichen Umlenkrolle, zu einer Verkleinerung des zuvor erwähnten, gedachten Dreieck, eine Verringerung der Zugspannung hingegen zu dessen Vergrößerung. Vorzugsweise sind die statischen Umlenkelemente als eine Rolle mit einer in die Lauffläche eingearbeiteten Führung für das Wickelgut ausgebildet. Wenn sich die Zugspannung erhöht, führt die Achse der Umlenkrolle eine translatorische Bewegung aus, deren Richtung und Betrag erfasst und nach den zum Verfahren erläuterten Gesichtspunkten zur Ableitung eines Steuersignals zur Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements oder/und des Abwickelelements nutzbar ist. Für entsprechende Anwendungsfälle, bei denen auch die Geschwindigkeit des Wickelguts während des Umspulvorgangs konstant zu halten ist, verfügt die Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung außerdem über einen Geschwindigkeitssensor. In Abhängigkeit der von dem Geschwindigkeitssensor festgestellten Materialgeschwindigkeit des Wickelguts wird beim Auftreten einer Veränderung der auf dieses wirkenden Zugspannung die Winkelgeschwindigkeit eines beziehungsweise beider Wickelelemente so verändert, dass ein Verhältnis zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente eingestellt wird, welches zu einer konstanten Transportgeschwindigkeit des Wickelguts führt. Anderseits werden bei einer innerhalb des Toleranzbereichs gleichbleibenden Zugspannung aber einer vom Sollwert abweichenden Transportgeschwindigkeit des Wickelguts ebenfalls die Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente durch eine entsprechende Ansteuerung ihrer Motoren nachgeregelt. Insoweit ist auch der Geschwindigkeitssensor Teil einer Regelung. Hierbei ist es möglich, die Vorrichtung so auszubilden, dass alle vorgenannten Elemente, das heißt der Zugspannungssensor, der Geschwindigkeitssensor und die Steuereinrichtung, Teil eines auf beide Motoren der Wickelelemente einwirkenden Regelkreises sind. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen aus dem Zugspannungssensor und der Steuereinrichtung bestehenden, nur auf den Motor eines der Wickelelemente einwirkenden Regelkreis zu bilden und einen weiteren Regelkreis zu realisieren, welcher den Geschwindigkeitssensor und die Steuereinrichtung umfasst und auf den Motor des jeweils anderen Wickelelements einwirkt, wobei vorzugsweise auch im letztgenannten Fall eine gemeinsame, von beiden Regelkreisen genutzte Steuereinrichtung ausgebildet sein wird.
Die Regelung beziehungsweise die Ansteuerung der Motoren zur Veränderung ihrer Drehzahl und damit zur Veränderung der Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente erfolgt dabei beispielsweise wie folgt. Sofern sich beispielsweise die Zugspannung erhöht, heißt dies, dass sich das Aufwickelelement gegenüber dem Abwickelelement zu schnell dreht. Dem könnte dadurch entgegengewirkt werden, dass die Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelementes durch eine entsprechende Ansteuerung seines Motors verringert wird. Sofern nun aber gleichzeitig festgestellt wird, dass sich das Wickelgut, beispielsweise ein an einem Abtastelement vorbeizuführender Film, mit einer zu geringen Geschwindigkeit bewegt, wäre eine Ansteuerung in dieser Weise nicht sinnvoll. Daher wird in diesem Falle der Erhöhung der Zugspannung folglich in der Weise entgegengewirkt, dass die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements erhöht wird. Analoges gilt für eine Verringerung der Zugspannung.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umspulen von Filmen. Die grundsätzliche Lösung ist jedoch, wie bereits ausgeführt, nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Die beispielhaft beschriebene Vorrichtung ist in der zugehörigen Zeichnung, der Fig. 1 , in einer schematischen Darstellung wiedergegeben. Die Vorrichtung umfasst, in an sich bekannter Weise, ein das Wickelgut 1 abgebendes Abwickelelement 2, auf welchem ein Vorrat des Wickelguts 1 gehalten ist - im Beispiel eine filmgebende Spule - und ein das Wickelgut 1 aufnehmendes Aufwickelelement 3 - hier eine aufnehmende Spule auf welcher der von der gebenden Spule 2 abgewickelte Film 1 , gegebenenfalls nach einem dazwischen geschalteten Verarbeitungsvorgang (zum Beispiel Abtastung zum Zweck der Digitalisierung), wieder aufgewickelt wird. Erfindungsgemäß wird jedoch nicht, wie allgemein üblich, nur die aufnehmende Spule 3, also das Aufwickelelement, durch einen Motor getrieben. Vielmehr sind die Achsen beider Spulen 2, 3 durch je einen in seiner Drehzahl regelbaren Motor getrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei den, in der Zeichnung nicht dargestellten Motoren, um Schritt- oder Steppermotoren. Alternativ sind jedoch auch andere Motoren einsetzbar, sofern diese über einen Standmelder verfügen. Letzteres ist erforderlich, um beispielsweise bei Servomotoren eine Information zu der aktuellen, über eine Änderung der Motorspannung beeinflussbaren Drehzahl des Motors zu erhalten, da selbstverständlich eine Kontrolle darüber gegeben sein muss, ob mit einer Erhöhung oder Erniedrigung der Motorspannung, die erforderliche Drehzahlerhöhung, und damit die Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit des jeweiligen Wickelelements 2, 3 auf den für sie berechneten Wert, beziehungsweise die erforderliche Drehzahlerverringerung, und damit die Verringerung der Winkelgeschwindigkeit auf den berechneten Wert, tatsächlich eintritt. Dies gilt zumal im Allgemeinen nicht davon auszugehen ist, dass einer bestimmten Motorspannung eine bereits vorher bekannte Drehzahl zuzuordnen ist. Bei Schritt oder Steppermotoren ergibt sich hingegen die Drehzahl unmittelbar aufgrund der digital vorgegebenen Schrittzahl pro Sekunde, so dass diese nicht gemessen oder mit Hilfe eines Standmelders bestimmt werden muss. Weiterhin weist die Vorrichtung entsprechend der Erfindung einen Zugspannungssensor 4 auf. Der von der gebenden Spule, beispielsweise der Spule 2, auf die aufnehmende Spule, in diesem Falle die Spule 3, transportierte Film 1 wird über zwei statische Umlenkelemente 6 7, vorzugsweise zwei statische Rollen mit einer in die Lauffläche eingearbeiteten Führung, und den in Form einer translatorisch beweglichen Rolle ausgebildeten Zugspannungs- sensor 4 geführt. Dabei bilden der Zugspannungssensor 4 und die beiden statischen Umlenkelemente 6, 7 die Eckpunkte eines gedachten Dreiecks 5 aus. Folglich lässt sich aus Verkleinerung des gedachten Dreiecks 5, aufgrund einer entsprechenden translatorischen Bewegung des Zugspannungssensors 4, auf eine Erhöhung der auf den Film 1 wirkenden Zugkraft schließen. Im Gegensatz dazu bedeutet eine Vergrößerung des Dreiecks 5 eine Verringerung der Zugkraft. Aus der Auswertung der Lageänderung des beweglichen Zugsspannungssensors 4 lassen sich Steuersignale für eine entsprechende Veränderung der Drehzahl beziehungsweise Schrittzahl der die Achsen der Spulen (2, 3) treibenden Motoren ableiten. Sofern sich beispielsweise aufgrund der Lageänderung des Zugspannungssensors 4 ergibt, dass die Zugkraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, kann dem durch eine Erhöhung der Drehbeziehungsweise Schrittzahl des Motors der gebenden Spule 2 entgegengewirkt werden. Genauso ist aber auch eine Verringerung der Schrittzahl des die aufnehmende Spule 3 treibenden Motors möglich. Entsprechend einer bereits erwähnten, möglichen Ausführungsform stellt daher das Verfahren primär auf eine Regelung der Drehzahl des die aufnehmende Spule treibenden Motors ab und regelt die Drehzahl der anderen Spule erst dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit der aufnehmenden Spule einen vorgegebenen Wert über oder unterschreitet, die Zugspannung aber immer noch nicht den vorgegebene Wert erreicht hat.
Vorzugsweise sind die in der Zeichnung nicht dargestellten Motoren unmittelbar auf der Achse der jeweiligen Spulen 2, 3 angeordnet beziehungsweise werden die genannten Achsen durch die Motorwellen ausgebildet. Weiterhin greift an den Zugspannungssensor 4 vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Feder an, durch welche der Zugspannungssensor 4 mit einer gewissen Vorspannung entgegen steigender Zugkraft in Richtung einer Vergrößerung des gedachten Dreiecks 5 bewegt wird. Je nach dem Ort der Anordnung der entsprechenden Feder handelt es sich dabei um eine Zug- oder eine Druckfeder. Dieser Aufbau sorgt für ein Spiel, durch welches zum Beispiel Fehlansteuerung, Fremdeinwirkung oder schlecht gewickelter Film 1 zumindest teilweise kompensiert werden können. Ferner kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass der Transport des Films 1 bei einer unvorhergesehenen Überschreitung einer Minimal- oder Maximalposition des Zugspannungssensors 4 zum Schutz des Films 1 unmittelbar unterbrochen wird. Die Verwendung der hinsichtlich der Position ihrer Achsen feststehenden beziehungsweise statischen Umlenkrollen 6, 7 ist erforderlich, um die Zugkraft trotzt der sich verändernden Durchmesser der Spulen 2, 3 zuverlässig mittels des Zugspannungssensor 4 messen zu können. Durch sie wird der Einfluss der sich ändernden Spulendurchmesser eliminiert. Für den Fachmann wird unmittelbar ersichtlich, dass es für die Funktion der dargestellten Vorrichtung völlig unerheblich ist, ob der Film 1 von der Spule 2 zur Spule 3 oder in umgekehrter Richtung umgespult wird. Darüber hinaus ist die Orientierung des Mechanismus im Raum ebenfalls ohne Belang für dessen Funktion. Allenfalls muss beispielsweise bei einer vertikalen Anordnung die Federkraft der an dem Zugspannungssensor 4 angeordneten Feder so gewählt werden, dass diese das Eigengewicht des Zugspannungssensors 4 kompensiert. Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Wickelgut, beispielsweise Film Abwickelelement, beispielsweise (gebende) Spule
3 Aufwickelelement, beispielsweise (aufnehmende) Spule Zugspannungssensor, beispielsweise Umlenkspule
5 (gedachtes) Dreieck , 7 statisches Umlenkelement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Umspulen eines Wickelguts (1 ), bei dem das Wickelgut (1) von einem Wickelgutvorrat eines gebenden Abwickelelements (2) zu einem das Wickelgut (1 ) aufnehmenden Aufwickelelement (3) bewegt wird, wobei das Abwickelelement (2) und das Aufwickelelement (3) eine Rotationsbewegung vollführen, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Aufwickelelement (3) als auch das Abwickelelement (2) motorisch getrieben werden und dabei ihre Winkelgeschwindigkeiten durch eine entsprechende Ansteuerung des sie treibenden Motors auf der Grundlage der direkt an dem sich bewegenden Wickelgut (1 ), im Bereich zwischen Abwickelelement (2) und Aufwickelelement (3) erfassten und innerhalb eines Toleranzbereiches, bezüglich eines vorgegebenen Wertes, konstant zu haltenden Zugspannung des Wickelguts (1 ) gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Wickelgut (1 ) wirkende Zugspannung durch die Auswertung einer translatorischen Bewegung eines zwischen dem Abwickelelement (2) und dem Aufwickelelement (3) angeordneten, einen Zugspannungssensor (4) ausbildenden Umlenkelements erfasst wird, welches sich bei steigender Zuspannung in eine erste und bei fallender Zugspannung in eine zweite zur ersten Richtung (-x) entgegengesetzte Richtung (+x) bewegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Konstanthalten der Zugspannung primär über eine Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements (3) erfolgt und im Falle dessen, dass eine vorgegebene maximale Winkelgeschwindigkeit oder eine vorgegebene minimale Winkelgeschwindigkeit durch das Aufwickelelement (3) über- beziehungsweise unterschritten wird, die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements (2) durch eine Verringerung beziehungsweise Erhöhung nachgeführt wird, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements (2) im Hinblick auf ihre Verringerung oder Erhöhung entgegensetzt zur vorausgegangenen Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements (3) verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass neben der Erfassung der Zugspannung eine Messung der Geschwindigkeit des sich bewegenden Wickelguts (1 ) erfolgt und im Falle eines Abweichens der Geschwindigkeit von einem vorgegebenen Wert oder im Falle einer Änderung der Zugspannung, in Abhängigkeit von der in diesem Zeitpunkt gemessenen Geschwindigkeit des Wickelguts (1) und ihres eventuellen Abweichens gegenüber der vorgegebenen Geschwindigkeit, die Winkelgeschwindigkeit des Aufwickelelements (3) oder/und die Winkelgeschwindigkeit des Abwickelelements (2) verändert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsbewegung des Abwickelelements (2) und des Aufwickelelements (3) und damit die Bewegung des Wickelguts (1 ) gestoppt werden, sofern die Zugspannung des Wickelguts (1 ) einen außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Wert annimmt.
6. Vorrichtung zum Umspulen eines Wickelguts (1 ), mit einem das Wickelgut (1 ) von einem Wickelgutvorrat abgebenden Abwickelelement (2) und einem das abgegebene Wickelgut aufnehmenden Aufwickelelement (3), welche beim Umspulen des Wickelguts (1 ) eine motorgetriebene Rotationsbewegung vollführen, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Aufwickelelement (3), als auch das Abwickelelement (2) von je einem Motor getrieben werden und zwischen ihnen ein Sensor (4) zur Erfassung der auf das Wickelgut (1 ) wirkenden Zugspannung angeordnet ist, welcher mit einer zur Vorrichtung gehörenden Steuereinrichtung zur Steuerung der Drehzahl mindestens eines der genannten Motoren einen Regelkreis ausbildet, durch welchen die Zugspannung über eine Änderung der Drehzahl des das Aufwickelelement (3) treibenden Motors oder/und des das Abwickelelement (2) treibenden Motors innerhalb eines Toleranzbereiches für einen vorgegebenen Wert konstant gehalten wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugspannungssensor (4) durch eine bewegliche Umlenkrolle (4) ausgebildet ist, an deren Achse zur Einstellung eines Spiels eine Feder angreift, und zwischen jedem der Wickelelemente (2, 3) und der beweglichen Umlenkrolle (4), außerhalb des sich für ein mit Wickelgut gefülltes Wickelelement (2, 3) maximal ergebenden Durchmessers jeweils ein stationäres Umlenkelement (6, 7) angeordnet ist und dass die Umlenkrolle (4) sowie die Umlenkelemente (6, 7) die Eckpunkte eines gedachten Dreiecks (5) ausbilden und die Umlenkrolle (4) bei einer Veränderung der Zugspannung eine translatorische Bewegung ausführt, deren Betrag und Richtung von der Steuereinheit zur Ableitung von Steuergrößen für eine Veränderung der Drehzahl der das Aufwickelelement (3) und das Abwickelelement (2) treibenden Motoren und damit für eine Veränderung der Winkelgeschwindigkeiten der Wickelelemente (2, 3) auswertbar ist, wobei sich das gedachte Dreieck (5) bei einer Erhöhung der Zugspannung aufgrund der Bewegung der Umlenkrolle (4) verkleinert und bei einer Verringerung der Zugspannung vergrößert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Umlenkelemente (6, 7) durch Umlenkrollen mit einer auf deren Lauffläche entsprechend der Materialbreite des Wickelguts eingearbeiteten Führung gebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Geschwindigkeitssensor zur Erfassung der Transportgeschwindigkeit des Wickelguts (1 ) beim Umspulvorgang umfasst, welcher in einem Regelkreis mit einer Steuereinrichtung ist, durch welchen die Transportgeschwindigkeit des Wickelguts (1 ) über eine ÄrfÖerung der Drehzahl des das Aufwickelelement (3) treibenden Motors oder/und des das Abwickelelement (2) treibenden Motors innerhalb eines Toleranzbereiches für einen vorgegebenen Wert konstant gehalten wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die diese zwei separate Regelkreise aufweist, wobei ein Regelkreis durch den Zugspannungssensor (4) und eine Steuereinheit zur Veränderung der Drehzahl des Motors eines Wickelelements (2, 3) und ein weiterer Regelkreis durch den Geschwindigkeitssensor und eine Steuereinheit zur Veränderung der Drehzahl des Motors des anderen Wickelelements (3, 2) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Rahmen eines Konstanthaltens der Zugspannung und die im Rahmen eines Konstanthaltens der Transportgeschwindigkeit des Wickelguts erforderliche Steuerung der Motordrehzahl mittels einer in einen gemeinsamen oder in zwei separate Regelkreise einbezogenen Steuereinrichtung erfolgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Wickelelemente (2, 3) durch die Motorwelle des sie jeweils treibenden Motoren gebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dieser um-eine Vorrichtung zum Umspulen von Film oder eines Magnetbands handelt, wobei die Wickelelemente (2, 3) durch eine gebende Abwickelspule und eine aufnehmende Aufwickelspule gebildet sind.
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