DD279148A3 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR ACCELERATING A REPLACEMENT WINDING ROLL - Google Patents
METHOD AND ARRANGEMENT FOR ACCELERATING A REPLACEMENT WINDING ROLL Download PDFInfo
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- DD279148A3 DD279148A3 DD88314095A DD31409588A DD279148A3 DD 279148 A3 DD279148 A3 DD 279148A3 DD 88314095 A DD88314095 A DD 88314095A DD 31409588 A DD31409588 A DD 31409588A DD 279148 A3 DD279148 A3 DD 279148A3
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle in Abwickeleinrichtungen fuer bahnfoermiges Gut und ist insbesondere im Druckmaschinenbau anwendbar. Der Antrieb erfolgt mit waehlbarer, konstant gehaltener Tangentialbeschleunigung. Damit sind die Beschleunigungszeit und das Traegheitsmoment der Ersatz-Wickelrolle rechtzeitig errechenbar. Die Anordnung enthaelt eine Antriebsregelung mit einem Sollwertgeber fuer Beschleunigung und eine Rechen- und Speichereinheit, auf die Messwertgeber fuer die Umfangsgeschwindigkeit, Drehzahl und Bahngeschwindigkeit, der Sollwertgeber fuer Beschleunigung sowie ein Stromwandler im Strompfad des Stellgliedes des Antriebes geschaltet sind. Fig. 1The invention relates to a method and an arrangement for accelerating a replacement winding roll in unwinding devices for web-shaped material and is particularly applicable in printing press construction. The drive takes place with a selectable, constant tangential acceleration. Thus, the acceleration time and the moment of inertia of the replacement winding roll can be calculated in good time. The arrangement includes a drive control with a setpoint generator for acceleration and a computing and storage unit, are connected to the transducers for the peripheral speed, speed and path velocity, the setpoint generator for acceleration and a current transformer in the current path of the actuator of the drive. Fig. 1
Description
-2- 279148 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 279148 Presentation of the Essence of the Invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle in Abwickeleinrichtungen für bahnförmiges Gut, bei dem das Beschleunigen antriebsgeregelt erfolgt, zu schaffen, das die rechtzeitige Ermittlung der Beschleunigungszeit der Ersatz-Wickelrolle sowie deren Massenträgiieitsmomentes gewährleistet und die Klebespitze schont. Außerdem ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu erstellen.The invention has for its object to provide a method for accelerating a replacement winding roll in unwinding devices for web-shaped Good, in which the acceleration is drive-controlled, which ensures the timely determination of the acceleration time of the replacement winding roll and their Massenträgiieitsmomentes and protects the adhesive tip. In addition, an arrangement for carrying out the method to create.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Antrieb mit wählbarer, konstant gehaltener Tangentialbeschleunigung erfolgt.According to the invention the object is achieved in that the drive is done with selectable, held constant tangential acceleration.
Dadurch ist es möglich, die erforderliche Beschleunigungszeit der Ersatz-Wickelrolle zu beliebigem Zeitpunkt zui vorhandenen Bahngeschwindigkeit der Verarbeitungsmaschine nach sehr einfacher mathematischer Beziehung e^akt zu berechnen. Die somit rechtzeitig ermittelte Beschleunigungszeit gestattet es, den Beschleunigungsbeginn der Ersatz-Wickelrolle optimal festzulegen, so daß verhindert wird, daß die beschleunigte Rolle bis zur Klebung unnötige Drehungen ausführt oder die Rolle zu spät die Bahngeschwindigkeit erreicht und die alte Rolle vor Ausführung der Klebung aufgebraucht ist. Es werden dadurch Fehlklebungen mit Makulaturanfall und Maschinenstillstandszeiten vermieden.This makes it possible to calculate the required acceleration time of the replacement winding roll at any given time to the existing web speed of the processing machine according to a very simple mathematical relationship e ^ akt. The thus determined in time acceleration time makes it possible to set the acceleration start of the replacement winding roll optimally, so that prevents the accelerated role to bond unnecessary rotations performs or the role reaches the web speed too late and the old role is used up before the execution of the bond , This prevents false bonds with waste accumulation and machine downtimes.
Das erfindungsgemäße Vorfahren ermöglicht es weiterhin, zu Beginn des Beschleunigungsvorganges das Massenträgheitsmoment der Ersatz-Wickelrolle zu bestimmen. Damit ist im Falle einer Stopbremsung während des Hochlaufes das Bremsmoment in Abhängigkeit vom Massenträgheitsmoment dosierbar. Bei einer kleinen Wickelrolle wird dabei bei Umfangsantrieb dio Klebespitze und bei Zentrumantrieb die Wickelhülse geschont und das Risiko zu Fehlklebungen, Maschinenstillstandszeiten, verminderter Druckgeschwindigkeit oder Rollenaussonderung gesenkt. Aus dem Massenträgheitsrnoment ist auch einfach die Rollenmasse ermittelbar und steht z. B. zur Prozeßdatenerfassung der Verarbeitungsmaschine zur Verfügung.The ancestor according to the invention also makes it possible, at the beginning of the acceleration process, to determine the mass moment of inertia of the replacement winding roll. Thus, in the case of a stop braking during startup, the braking torque can be metered as a function of the mass moment of inertia. In the case of a small winding roll, the adhesive sleeve is thereby spared in peripheral drive and the winding sleeve is spared in the case of center drive and the risk of false gluing, machine downtimes, reduced printing speed or roller separation is reduced. From the moment of inertia, the roll mass can also be determined easily and is, for. B. for process data acquisition of the processing machine available.
Schließlich bringt das Beschleunigen aller Ersatz-Wickelrollen mit gleicher Tangentialbeschleunigung den Vorteil, daß auch bei kleinen Wickelrollen die Klebespitze keiner erhöhten Trägheitskraft und damit der Gefahr des Abhebens ausgesetzt wird. Das vorgeschlagene Verfahren ist vorteilhaft bei einer Anordnung mit einem geregelten Antrieb für die Ersatz-Wickelrolle mit der Reihenschaltung eines Meßwertgebers für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrolle, einer Regeleinrichtung und eines Drehzahlstellers, der mit dem Stellglied des Antriebes in Verbindung steht, wobei in dessen Strompfad ein Stromwandler liegt, sowie mit einer Rechen- und Speichereinheit, die von Meßwertgebern für die Umfangsgeschwindigkeit und Drehzahl der Ersatz-Wickelrolle sowie einem Meßwertgeber für die Bahngeschwindigkeit gespeist wird, realisierbar, wenn erfindungsgemäß am Sollwerteingang der Regeleinrichtung ein Sollwertgeber für Beschleunigung anliegt und dieser außerdem sowie der Stromwandler an die Rechen- und Speichereinheit angeschlossen sind.Finally, the acceleration of all replacement winding rolls with the same tangential acceleration has the advantage that even with small bobbins, the adhesive tip is not exposed to increased inertial force and thus the risk of lifting. The proposed method is advantageous in an arrangement with a controlled drive for the replacement winding roll with the series connection of a transducer for the peripheral speed of the replacement winding roll, a control device and a speed controller, which is in communication with the actuator of the drive, wherein in the current path a current transformer is, as well as with a computing and storage unit, which is fed by transducers for the peripheral speed and speed of the spare reel and a transmitter for the web speed, realized if present invention at the setpoint input of the controller, a setpoint generator for acceleration and this also applies the current transformers are connected to the computing and storage unit.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below on some embodiments. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: das Blockschaltbild einer Anordnung zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle mit Gurtantrieb Fig. 2: das Blockschaltbild einer Anordnung zum Beschleunigen einer Ersatz-Wickelrolle mit Zentrumantrieb Fig.3: das Diagramm des zeitlichen Verlaufes der Spannung U am Ausgang des Digital-Ar.alog-Wandlers 19 bzw. 46 von Fig. 1 und 2.1: the block diagram of an arrangement for accelerating a replacement winding reel with belt drive FIG. 2: the block diagram of an arrangement for accelerating a replacement winding reel with center drive FIG. 3: the diagram of the time profile of the voltage U at the output of the digital Ar .alog converter 19 or 46 of FIGS. 1 and 2.
Die in Fig. 1 dargestellte Beschleunigungsanordnung enthält einen zweiarmigen Rollenständer 1, der die alte Wickelrolle 2 und die ErseU-Wickelrolle 3 trägt. Von der alten Wickelrolle 2 wird die Materialbahn 4 abgewickelt und der Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Druckmaschine, zugeführt. Die Bahn treibt dabei eine Bahnleitwalze 5 mit einem Bahnimpulsgeber 6 an, der an eine Rechen- und Speichereinheit 7 angeschlossen ist. Jeder Arm des Rollenständers 1 trägt einen Umdrehungsimpulsgeber 8; 9, der pro Umdrehung einen Impuls abgibt. Mitteis einer Umschalteinrichtung 10 wird jeweils der zur Ersatz-Wickelrollo gehörige Umdrehungsimpulsgeber, in der Zeichnung also der Umdrehungs impulsgeber 8, mit der Rechen- und Speichereinheit 7 verbunden. An der Ersatz-Wickelrolle 3 liegt ein Antriebsgurt 11 an, der mit einem Gleichstrommotor 12 in Antriebsverbindung steht. Mit letzterem sind weiterhin ein Tachogenerator 13 und ein Umfangsimpulsgeber 14 gekuppelt. Während der Umfangsimpulsgebei 14 auf die Rechen-und Spuichereinheit 7 geschaltet ist, istderTachogener ltor 13 mit dem Istwerteingang einer Regelei !richtung 15 verbunden. An ihrem Sollwerteingang ist ein Potentiometer 16 angeschlossen, wobei in Reihe ein Spannungs-Frequer z-Wandler 17, ein Zähler 18 und ein Digital-Analog-Wandler 19 zwischengoschaltet sind. Das Potentiometer 16 steht weiterhir mit der Rechen- und Spoicnereinheit 7 in Verbindung. Der Regeleinrichtung 15 ist ein Drehzahlsteller 20 nachgeschaltet, dessen Ausgang auf den Gleichstrommotor 12 als Stellglied geführt ist. im Anker.stromkreis des Gleichstrommotors 12 liegt ein Stromwandler 21, der unter Zwischenschaltung eines Strom-Spannungs-Wandlers 22 auf die Rechen- und Speichoreinheit 7 geschaltet ist. Weiterhin steht die Regeleinrichtung 15 mit der Rechen- und Speii'hereinhoit 7 in VerbindungThe acceleration assembly shown in Fig. 1 includes a two-armed roller stand 1, which carries the old winding roll 2 and the ErseU winding roll 3. From the old winding roll 2, the material web 4 is unwound and the processing machine, for example, a printing press supplied. The web drives a web guide roll 5 with a web pulse generator 6, which is connected to a computing and storage unit 7. Each arm of the roll stand 1 carries a revolution pulser 8; 9, which emits a pulse per revolution. Mitteis a switching device 10 each belonging to the replacement winding roller revolution pulse, in the drawing so the rotation pulse generator 8, connected to the computing and storage unit 7. At the replacement winding roll 3 is a drive belt 11, which is in drive connection with a DC motor 12. With the latter, a tachogenerator 13 and a circumferential encoder 14 are further coupled. While the circumferential pulse generator 14 is connected to the arithmetic and processing unit 7, the tachogenerator 13 is connected to the actual value input of a control unit 15. At its setpoint input, a potentiometer 16 is connected, wherein in series a voltage-Frequer z-converter 17, a counter 18 and a digital-to-analog converter 19 are zwischengoschaltet. The potentiometer 16 is further connected to the computer and spoiler unit 7. The control device 15 is followed by a speed controller 20 whose output is guided on the DC motor 12 as an actuator. in Anker.stromkreis the DC motor 12 is a current transformer 21, which is connected with the interposition of a current-voltage converter 22 to the arithmetic and Speichoreinheit 7. Furthermore, the control device 15 is connected to the computing and Speii'hereinhoit 7 in connection
Bei den weiteren Erklärungen haben die verwendeten Formelzeichen folgende Bedeutung: In the further explanations, the symbols used have the following meaning:
a, Tangentialbeschleunigunga, tangential acceleration
a,B, Tangentialverzögerunga, B, tangential delay
D Durchmesser der Ersatz-WickelrollaD Diameter of the replacement winding roll
f Funktionf function
Im Ankerstrom des BeschleunigungsmotorsIn the armature current of the acceleration motor
Jg Massenträgheitsmornent des GurtantriebsJg Mass inertia of the belt drive
Jk Massenträgheitsmoment der Rollenlagerung (Konus)Jk Moment of inertia of roller bearing (cone)
Jr Massenträgheitsmoment der Ersatz-WickelrolleJr Mass moment of inertia of the spare winding roll
Jz Massenträgheitsmoment des ZontrumantriebsJz mass moment of inertia of the Zontrum drive
Im Verlaufe eines nicht näher zu beschreibenden Rollenwechselvorganges ist die Ersatz-Wickelrolle 3 an die Materialbahn 4 der zu Ende gehenden alten Wickelrolle 2 anzukleben. Hierzu wird die Ersatz-Wickelrolle 3 mittels des Gleichstrommotors 12 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit Vj von Null auf die Materialbahngeschwindigkeit va beschleunigt. Dies erfolgt mit konstanter Tangentialbeschleunigung a,, die vorgewählt und als Spannungswert am Potentiometer 16 eingestellt wird. Diese Spannung wird einmal der Rechen- und Speichereinheit 7 zugeleite'. Sie wird weiterhin im Spannungs-Frequenz-Wandler 17 in eine äquivalente Frequenz ν umgewandelt. Das Frequenzsignal wird dem Zähler 18 zugeführt, der auf Grund der ankommenden Impulse seinen Zählerstand erhöht. Im dem Zähler 18 nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler 19 wird deraktuelle Zählerstand in eine äquivalente Spannung U umgesetzt. Damit entsteht am Ausgang bei kontinuierlicher Erhöhung des Zählerstandes eine entsprechend den Spannungsstufen AU des Digital-Analog-Wandlers 19 angenäherte Rampenfunküor», deren Anstieg durch die Zählfrequenz des Zählers 18 bestimmt wird (Fig.3) und die Tangentialbeschleunigung a, verkörpert. Es giltIn the course of a role change process not to be described in more detail, the replacement winding roll 3 is to be adhered to the material web 4 of the old wound roll 2 that is going to end. For this purpose, the replacement winding roller 3 is accelerated by means of the DC motor 12 in its peripheral speed Vj from zero to the web speed v a . This is done with a constant tangential acceleration a ,, which is preselected and set as a voltage value on the potentiometer 16. This voltage is once the computing and storage unit 7 zugeleite '. It is further converted in the voltage-frequency converter 17 in an equivalent frequency ν . The frequency signal is supplied to the counter 18, which increases its count due to the incoming pulses. In the counter 18 downstream digital-to-analog converter 19, the current count is converted into an equivalent voltage U. This results in the output with continuous increase of the count a corresponding to the voltage levels AU of the digital-to-analog converter 19 approximate Rampenfunküor », whose increase is determined by the count frequency of the counter 18 (Figure 3) and the tangential acceleration a, embodied. It applies
at = tana = (1)a t = tana = (1)
AtAt
bzw. a, = AU · •. (2)or a, = AU · •. (2)
Die Rampenfunktion wird als Führungsgröße der Regeleinrichtung 15 zugeführt. Letzterer wird weiterhin die Spannung des Tachogenerators 13 als MeIiwert für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrclle 3 zugeleitet. Die Regeleinrichtung enthält die für die Optimierung der Regelung erforderlichen Übertragungsfunktionen. Das Ausgangssignal wird dem Drehzahlsteller 20 zugeführt, der eine variable Spannung für den Gleichstrommotor 12 bereitstellt und damit die notwendigen Drehzahlen für den Antrieb bewirkt.The ramp function is supplied as a reference variable of the control device 15. The latter will continue to supply the tension of the tachogenerator 13 as a measure of the peripheral speed of the spare winding rollers 3. The control device contains the necessary for the optimization of the control transfer functions. The output signal is supplied to the speed controller 20, which provides a variable voltage for the DC motor 12 and thus causes the necessary speeds for the drive.
Auf Grund des bei konstanter tangentialer Beschleunigung linearen Zusammenhangs dei Umfangsgeschwindigkeitserhöhung pro Zeiteinheit ergibt sich die erforderliche Beschleunigungszeit ta der Ersatz-Wickclrolle 3 aus der BeziehungDue to the linear increase in circumferential speed increase per unit time, which is linear with constant tangential acceleration, the required acceleration time t a of the replacement winding roller 3 results from the relationship
VbVb
ta = (3!t a = (3!
ai a i
bzw. ta = K1 · vB (4)or ta = K 1 · v B (4)
mit K1 = - (5)with K 1 = - (5)
a( a (
als Konstante.as a constant.
Die Bahngeschwindigkeit vB wird in der Rechen- und Speichereinheit 7 aus der Anzahl von Bahnimpulsen ZB des Bahnimpulsgebers 6 über ein vorgegebenes Zeitintervall Tv und dem Bahnweg S pro Bahnimpuls nach der GleichungThe path velocity v B is calculated in the arithmetic and storage unit 7 from the number of path pulses Z B of the path pulse generator 6 over a predetermined time interval T v and the path S per path pulse according to the equation
Z8 SZ 8 p
Vb = —— (6)Vb = - (6)
Tvtv
ermittelt.determined.
Für das Antriebsmoment Mag des Beschleunigungsmotors bei Gurtantrieb gilt:For the drive torque Mag of the acceleration motor for belt drive applies:
4Jr · a, 4JK a,4Jr a, 4J K a,
Ja ^ +++ Yes ^ +++
2 α» 2 α »
Vu Vg.Vu Vg.
Aus Gleichung (7) ergibt sich das Massenträgheitsmoment Jr der Ersatz-Wickelrolle 3 zuFrom equation (7), the moment of inertia Jr of the replacement winding roll 3 is increased
MAG · D; · K2 MRG · D2 K2 J 0 · D2 · Kj MR D M AG · D ; · K 2 M RG · D 2 K 2 J 0 · D 2 · Kj M R D
4a, 4a, 4 2a,4a, 4a, 4 2a,
Dabei ist das Antriebsmoment Mag eine bekannte Funktion des Ankerstromes Im des Gleichstrommotors 12,The drive torque Mag is a known function of the armature current Im of the DC motor 12,
."'ag = «Im). (10). "'ag =" im). (10)
Der Wert des Ankerstromes Im wird vcm Stromwandler 21 geliefert und mittels des Strom-Spannungs-Wandlers 22 in eine Spannung umgeformt der Rechen- und Speichereinheit 7 zugeführtThe value of the armature current Im is supplied to the current transformer 21 and converted by means of the current-voltage converter 22 into a voltage supplied to the arithmetic and storage unit 7
Mit Gleichung (10) und den Konstanten With equation (10) and the constants
K3 = -y- (11)K 3 = -y- (11)
K4 = K 4 =
K5 -^. (13)K 5 - ^. (13)
Mrmr
K6 = -y- (14)K 6 = -y- (14)
K7 = Jk (15)K 7 = Jk (15)
läßt sich Gleichung (9) umformen zuEquation (9) can be transformed
1 J<e_p_1J <e_p_
" "5J ' D ~ a, ~ K'-"" 5 J ' D ~ a, ~ K ' -
Jr= m J --K5 D2-— -K7. (16)Jr m = J --K 5 D 2 - -K. 7 (16)
L at .! a,L a t ! a,
Die Konstanten stehen abrollungsspezifisch fest, ebenso steht die Funktion des Ankerstromes fest, und die Tangentialbeschleunigung a, ist vorgegeben. Der Anf&ngsdurchmesser D der Ersatzwickelrolle 3 wird bei ihrer ersten Drehung aus der Anzahl von Umfangsimpulsen Zu des Umfangsimpulsgebers 14 zwischen 2 Impulsen Z0 des Umdrehungsimpulsgebers 8 und dem Umfangsweg N pro Umfangsimpuls nach der GleichungThe constants are specific to the roll-off, as well as the function of the armature current is fixed, and the tangential acceleration a, is given. The initial diameter D of the spare reel 3 at its first rotation is made up of the number of circumferential pulses To of the perimeter encoder 14 between 2 pulses Z 0 of the revolution pulser 8 and the circumferential path N per circumferential pulse according to the equation
D = _Zyj_N_ (17) D = _Zyj_N_ (17)
in der Rechen- und Speichereinheit 7 ermittelt. Somit kann nun nehr mittels letzterer das Massenträgheitsmoment Jr errechnet werden.determined in the arithmetic and memory unit 7. Thus, it is now possible by means of the latter to calculate the mass moment of inertia Jr.
Zum gleichen Zeitpunkt ist auch die Masse m der Ersatz-Wickelrolle 3 errechenbar zuAt the same time, the mass m of the replacement winding roll 3 is calculated too
8Jn 8J n
(w(w
und kann beispielsweise für Prozeßdaten der Verarbeitungsmaschine verwertet werden.and can be utilized, for example, for process data of the processing machine.
Mit dem Vorlegen des Massenträgheitsmomentes Jr ist analog den beim Beschleunigen wirkenden Komponenten das Bremsmoment MB,o für Gurtbremsung der Ersatz-Wickelrolle errechenbar zuWith the presentation of the mass moment of inertia Jr is analogous to the components acting during acceleration, the braking torque M B , o for Gurtbremsung the replacement winding roll calculated to
M M 4- ι u κ 4JR · a,B, 4Jk · a,B, 2MR MM 4 ι u κ 4J R a, B , 4Jk a, B , 2M R
MB,G = -Mrq + J0 · d,B, · K2 + + - (19)M B , G = -Mrq + J 0 · d, B, · K 2 + + - (19)
wobei die Tangentialverzögerung a,ß, vorgegeben wird. Im Falle einer Stopbremsung wird das von der Rechen- und Speichereinheit 7 errechnete Bremsmome.it Mb,g in Form einer Spannung der Regeleinrichtung 15 zugeführt. Letztere bricht daraufhin die Beschleunigungsregelung dei Ersatz-Wickelrolle 3 ab und steuert den Drehzahlsteller 20 derart an, daß der im Vierquadrantenbetrieb arbeitende Gleichstrommotor 12 das Bremsmoment erzeugt.wherein the tangential delay a, ß, is specified. In the case of a stop braking, the calculated by the computing and storage unit 7 Bremsmome.it M b , g in the form of a voltage of the control device 15 is supplied. The latter then aborts the acceleration control of the replacement reel 3 and controls the speed controller 20 so that the working in four-quadrant DC motor 12 generates the braking torque.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Beschleunigung der Ersatz-Wickelrolle mittels Motor. Die Erfindung kann beispielsweise auch angewendet werden, wenn der Antrieb der Ersatz-Wickelrolle vom Hauptantrieb der Verarbeitungsmaschine z. B. über eine Elektrokupplung als Stellglied erfolgt. Es sind dann die entsprechende Abhängigkeit des von der Kupplung übertragenen Drehmomentes vom Erregerstrom und die vom Anteil der Kupplung am Trägheitsmoment Jg veränderte Konstante K5 in die Rechen- und Speichereinheit einzugeben.In the exemplary embodiment, the acceleration of the replacement winding roll takes place by means of a motor. The invention can also be used, for example, when the drive of the replacement winding roll from the main drive of the processing machine z. B. via an electric clutch as an actuator. It is then the corresponding dependence of the transmitted torque of the clutch from the excitation current and the proportion of the clutch on the moment of inertia Jg changed constant K 5 entered into the computing and storage unit.
In Fig. 2 ist eine Beschleunigungsanordnung dargestellt, die einen zweiarmigen Rollenständer 23 enthält. Letzterer trägt d.'q alte Wickelrolle 24 und die Ersatz-Wickelrolle 25. Von der alten Wickelrolle 24 wird die Materinibahn 26 abgewickelt und u. a. über die Bahnleitwalze 27 geführt, die einen an eine Rechen- und Speichereinheit 28 angeschlossenen Bahnimpulsgeber 29 trägt. An der Wickelrollenspindel 30 der Ersatz-Wickelrolle 25 greift ein Gleichstrommotor 31, an der Wickelrollenspindel 32 der alten Wickelrolle 24 ein Gleichstrommotor 33 an. Jeder Arm des Rollenständers 23 trägt einen Umdrehungsimpulsgeber 34; 35, der pro Rollenumdrehung einen Impuls abgibt. Mittels Umschalteinrichtungen 36; 37 werden jeweils der zur Ersatz-Wickelrolle gehörige Gleichstrommotor und Umdrehungsimpulsgeber wirksam. Dabei wird in Fig. 2 der Umdrehungsimpulsgeber 34 mit der Rechen- und Speichereinheit 28 und der Gleichstrommotor 31 mit dem Ausgang eines Drehzahlstellers 38 verbunden. Am Mantel der Ersatz-Wickelrolle 25 liegt eine Rolle 39 an, mit der ein an die Rechen- und Speichereinheit 28 angeschlossener Umfangsimpulsgeber 40 und ein Tachogenerator 41 gekuppelt sind. Letzterer ist mit dem Istwerteingang einer Regeleinrichtung 42 verbunden. An ihrem Sollwerteingang ist ein Potentiometer 43 angeschlossen, wobei in Reihe ein Spannungs-Frequenz-Wandler 44, ein Zähler 45 und ein Digital-Analog-Wandier 46 zwischengeschaltet sind. Das Potentiometer 43 steht weiterhin mit der Rechen- und Speichereinheit 28 in Verbindung. Der Regeleinrichtung 42 ist der Drehzahlsteller 38 nachgeschaltet. Im Ankerstrompfad für die Gleichstrommotoren 31; 33 liegt ein Stromwandler 47, der unter Zwischenschaltung eines Strom-Spannungs-Wandlers 48 mit der Rechen- und Speichereinheit 28 verbunden ist. Mit letzterer steht weiterhin die Regeleinrichtung 42 in Verbindung.In Fig. 2, an accelerator assembly is shown which includes a two-armed roller stand 23. The latter carries d.'q old winding roll 24 and the replacement winding roll 25. From the old winding roll 24, the Materinibahn 26 is unwound and u. a. guided over the web guide roll 27, which carries a connected to a computing and storage unit 28 web pulse 29. On the winding roller spindle 30 of the spare winding roller 25, a DC motor 31, on the winding roller spindle 32 of the old winding roller 24 engages a DC motor 33. Each arm of the roller stand 23 carries a revolution pulser 34; 35, which emits a pulse per roller revolution. By means of switching devices 36; 37 each of the replacement winding roll associated DC motor and revolution pulse are effective. In this case, in FIG. 2, the revolution pulse generator 34 is connected to the computing and storage unit 28 and the DC motor 31 to the output of a speed controller 38. On the shell of the spare winding roller 25 is located on a roller 39, with a connected to the computing and storage unit 28 peripheral encoder 40 and a tachogenerator 41 are coupled. The latter is connected to the actual value input of a control device 42. At its setpoint input, a potentiometer 43 is connected, in series, a voltage-frequency converter 44, a counter 45 and a digital-to-analog Wandier 46 are interposed. The potentiometer 43 is still connected to the computing and storage unit 28 in connection. The controller 42 is the speed controller 38 downstream. In the armature current path for the DC motors 31; 33 is a current transformer 47, which is connected with the interposition of a current-voltage converter 48 to the computing and storage unit 28. With the latter is still the controller 42 in conjunction.
Im Verlaufe des Rollenwechselvorganges ist die Ersatz-Wickelrolle 25 an die Materialbahn 26 der zu Ende gehenden alten Wickelrolle 24 anzukleben. Hierzu wird die Ersatz-Wickelrolle 25 mittels des Gleichstrommotors 31 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit vu °'on Null auf die Materialbahngeschwindigkeit V8 beschleunigt. Dies erfolgt mit konstanter Tangentialbeschleunigung ?., die vorgewählt und als Spannungswert am Potentiometer 43 eingestellt wird. Diese Spannung wird einmal der Rechen- und Speichereinheit 28 zugeleitet. Sie wird weiterhin im Spannungs-Frequenz-Wandler 44 in eine äquivalente Frequenz ν umgewandelt. Dns Frequenzsignal wird dem Zähler 45 zugeführt, der auf Grund der ankommenden Impulse seinen Zählerstand erhöht. Im dem Zähler 45 nachgeschalteten Digital-Analog-Wandier 46 wird der aktuelle Zählerstand in eine äquivalente Spannung U umgesetzt. Damit entsteht am Ausgang bei kontinuierlicher Erhöhung des Zählerstandes eine entsprechend den Spannungsstufen AU des Digital-Analog Wandlers 46 angenäherte Rampenfunktion, deren Anstieg durch die Zählfrequenz des Zählers 45 bestimmt wird (Fig. 3) und die Tangentialbeschleunigung a· verkörpert. Es giltIn the course of the reel change operation, the replacement reel 25 is to be adhered to the web 26 of the ending old reel 24. For this purpose, the replacement winding roller 25 is accelerated by means of the DC motor 31 in its peripheral speed vu ° 'on zero to the web speed V 8 . This is done with a constant tangential acceleration?., Which is preselected and set as a voltage value at the potentiometer 43. This voltage is once the arithmetic and memory unit 28 fed. It is further converted in the voltage-to-frequency converter 44 into an equivalent frequency ν. Dns frequency signal is supplied to the counter 45, which increases its count due to the incoming pulses. In the counter 45 downstream digital-analog Wandier 46, the current count is converted into an equivalent voltage U. Thus arises at the output with continuous increase of the count a corresponding to the voltage levels AU of the digital-to-analog converter 46 approximate ramp function whose increase is determined by the count frequency of the counter 45 (Figure 3) and the tangential acceleration a · embodies. It applies
a, = tana = —- (1)a, = tana = - (1)
bzw. a, = AU · »Ί (2)or a, = AU · »Ί (2)
Die Rampenfunktion wird als Führungsgröße der Regeleinrichtung 42 zugeführt. Letztorer wird weiterhin die Spannung des Tachogenerators 41 als Meßweit für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrolle 25 zugeleitet. Die Regeleinrichtung 42 enthält die für die Optimierung der Regelung erforderlichen Übertragungsfunktionen. Das Ausgangssignal wird dem Drehzahlsteller 38 zugeführt, der eine variable Spannung für den Gleichstrommotor 31 bereitstellt und damit die notwendigen Drehzahlen für den Antrieb bewirkt.The ramp function is supplied to the control device 42 as a reference variable. Finally, the voltage of the tachogenerator 41 is fed as a measuring width for the peripheral speed of the replacement winding roller 25. The control device 42 contains the necessary for the optimization of the control transfer functions. The output signal is supplied to the speed controller 38, which provides a variable voltage for the DC motor 31 and thus causes the necessary speeds for the drive.
Für die Ermittlung der Beschleunigungszeit ta der Ersatz-Wickelrolle 25 gilt analog dem ersten Ausführi'ngsbeispiel die Gleichung (4)For the determination of the acceleration time t a of the replacement winding roller 25, the equation (4) applies analogously to the first embodiment.
t. = K1 vB (4)t. = K 1 v B (4)
mit K, = — (5)with K, = - (5)
at a t
als Konstante.as a constant.
Analog wird auch die Bahngeschwindigkeit vB nach Gleichung (6)Similarly, the orbital velocity v B according to equation (6)
ZB S Vb = —— (6)Z B S Vb = - (6)
aus der Anzahl von Bahnimpulsen Z8 des Bahnimpulsgebers 29 über ein vorgegebenes Zeitintervall Tv und dem Bahnweg S pro Bahnimpuls ermittelt.from the number of path pulses Z 8 of the track pulse generator 29 over a predetermined time interval T v and the path S determined per path pulse.
Für das Aniriebsmoment Maz des Beschleunigungsmotors bei Zentrumantrieb giltFor the Aniriebsmoment Maz of the acceleration motor at center drive applies
2JR · a, 2(JZ + Jk) · a,2J R a, 2 (J Z + Jk) · a,
+ -^ —- + Mn. (20) + - ^ - - + M n . (20)
Ma2 + Ma 2 +
D DD D
Aus Gleichung (20) ergibt sich das.Massenträgheitsmoment JR der Ersatz-Wickelrolle 25 zuFrom equation (20), the mass moment of inertia J R of the spare winding roller 25 is given
D MR · DDM R · D
JJ JJ
Dabei ist das Antriebsmoment Maz eine bekannte Funktion des Ankerstromes Im des Gleichstrommotors 31,In this case, the drive torque Maz is a known function of the armature current Im of the DC motor 31,
Μ« = f(U. (22)Μ «= f (U. (22)
Der Wert des Ankerstromes IM wird vom Stromwandler 47 geliefert und mittels des Strom-Spannungs-Wandlers 48 in eine Spannung umgeformt der Rechen- und Speichereinheit 28 zugeführtThe value of the armature current I M is supplied by the current transformer 47 and converted by means of the current-voltage converter 48 into a voltage supplied to the arithmetic and storage unit 28
Mit Gleichung (22) und den Konstanten With equation (22) and the constants
Mrmr
K8 = - (23)K 8 = - (23)
K9 = J2 + Jk (24)K 9 = J 2 + Jk (24)
läßt sich Gleichung (21) umformen zu «•m) J O ..Equation (21) can be transformed into «• m) J O ..
r- L r - L
:9. (25): 9 . (25)
Die Konstanten K8 und Kg stehen abroilungsspezifisch fest, ebenso steht die Funktion des Ankerstromes fest, und die Tangentialbeschleunigung a, ist vorgegeben. Der Anfangsdurchmosser D der Ersatz-Wickelrolle 25 wird wie bei der Beschleunigungsvorrichtung mit Gurtantrieb während der ersten Rollendrehung nach Gleichung (17)The constants K 8 and Kg are specific to the deceleration, as well as the function of the armature current is fixed, and the tangential acceleration a, is given. The initial diameter D of the spare winding roll 25, as in the belt-driven accelerator, during the first reel rotation according to Equation (17).
aus der Anzahl von Umfangsimpulsen Zu des Umfangsimpulsgebers 40 zwischen 2 Impulsen Z0 des Umdrehungsimpulsgebers34 und dem Umfangsweg N pro Umfangsimpuls in der Rechen- und Speichereinheit 28 ermittelt. Somit kann nunmehr mittels letzterer nach Gleichung (25) das Massenträgheitsmoment JR errechnet werden. Zum gleichen Zeitpunkt ist auch die Masse m der Ersatz-Wickelrolle 25 errechenbar nach Gleichung (18)From the number of circumferential pulses to the circumferential encoder 40 between 2 pulses Z 0 of the Umdrehungsimpulsgebers34 and the circumferential distance N per perimeter pulse in the computing and storage unit 28 determined. Thus, the mass moment of inertia J R can now be calculated by the latter according to equation (25). At the same time, the mass m of the replacement winding roll 25 can also be calculated according to equation (18).
(18)(18)
Mit dem Vorliegen des Massenträgheitsmomentes Jr ist analog den beim Beschleunigen wirkenden Komponenten das Bremsmoment MB,z für Zentrumbremsung der Ersatz-Wickelrolle 23 errechenbar zuWith the presence of the mass moment of inertia Jr, the braking torque M B , z for center braking of the replacement winding roll 23 is calculable analogously to the components acting during acceleration
2JR · a«, 2(JZ + Jk) · a, MB,z = + Mr, (26) 2J R · a «, 2 (J Z + Jk) · a, M B , z = + Mr, (26)
wobei die Tangentialverzögerung a,B, vorgegeben wird. Im Falle einer Stopbremsung wird das von der Rechen- und Speichereinheit 28 errechnete Bremsmoment MBfZ in Form einer Spannung der Regeleinrichtung 42 zugeführt. Letztere bricht daraufhin die Beschleunigungsregelung der Ersatz-Wickelrolle 23 ab und steuert den Drehzahlsteller 38 derart an, daß der im Vierquadrantenbetrieb as beitende Gleichstrommotor 31 das Bremsmoment erzeugt.wherein the tangential delay a, B, is specified. In the case of a stop braking, the calculated by the computing and storage unit 28 braking torque M BfZ in the form of a voltage of the control device 42 is supplied. The latter then aborts the acceleration control of the replacement winding roll 23 and controls the speed controller 38 so that the four-quadrant as as processing DC motor 31 generates the braking torque.
In den Ausführungsbeispielen tragen die Rollenständer jeweils zwei Arme. Die Erfindung ist ebenso an dreiarmigen Rollenständern anwendbar.In the embodiments, the roll stand each carry two arms. The invention is also applicable to three-armed roller stands.
Weiterhin kann unter Benutzung der Erfindung dio Rechen- und Speichereinheit auch von analogen Meßwertgebern gespeist werden. Auch kann der Meßwertgeber für die Drehzahl der Ersatz-Wickelrolle eine Impulsfolge pro Umdrehung abgeben, wobei dann in Formel (17) noch das Verhältnis der Impulse pro Umdrehung und der ausgewerteten Impulse als Faktor eingeht. Ebenso ist die Erfassung des von der Regeleinrichtung zu verarbeitenden Geschwindigkeitsverhaltens der Ersatz-Wickelrolle mit einem digitalen Geber möglich. Auch können die Regeleinrichtung und die Rechen- und Speichereinheit an einen gemeinsamen Meßwertgeber für die Umfangsgeschwindigkeit der Ersatz-Wickelrolle gelegt werden. Bei entsprechender Auswahl der Regeleinrichtung kann auch der dem Zähler nachgeschaltete Digital-Analog-Wandler entfallen.Furthermore, using the invention, the computing and storage unit can also be fed by analog sensors. Also, the transmitter for the speed of the spare reel can deliver one pulse train per revolution, then in formula (17) still receives the ratio of the pulses per revolution and the evaluated pulses as a factor. Likewise, the detection of the processing device to be processed by the speed behavior of the replacement winding roll with a digital encoder is possible. Also, the controller and the arithmetic and storage unit may be connected to a common peripheral circumferential speed sensor of the spare reel. With appropriate selection of the control device and the counter downstream of the digital-to-analog converter can be omitted.
In den Ausführungsbeispielen dient ein Potentiometer als Sollwertgeber für die Tangentialbeschleunigung. Hierfür kann auch eine anderweitige variable Gleichspannungsquelle Anwendung finden. Es kann aber auch der Soliwert der Tangentialbeschleunigung in der Rechen- und Speichereinheit eingespeichert vorliegen und von dieser dem Spannungs-Frequenz-Wandler zugeführt werden.In the embodiments, a potentiometer serves as a setpoint generator for the tangential acceleration. For this purpose, another variable DC voltage source can be used. However, it is also possible for the soli value of the tangential acceleration to be stored in the arithmetic and storage unit and to be supplied by it to the voltage-frequency converter.
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