DE4128706C2 - - Google Patents
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- B65H18/08—Web-winding mechanisms
- B65H18/26—Mechanisms for controlling contact pressure on winding-web package, e.g. for regulating the quantity of air between web layers
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln
von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen in Wickelmaschinen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beim Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen ist es bekannt, die Wickelhärte
der Wickelrollen während des Aufwickelns schrittweise zu bestimmen, wobei als
Maß für die Wickelhärte die mittlere Dicke der einzelnen Wickellagen in einem
bestimmten Durchmesserbereich ermittelt wird.
Der Aufsatz von Welp "Das modifizierte Doppeltragwalzensystem VARI-STEP,
Teil 2 (Vergleichmäßigter Wickelaufbau, On- und Offline-Verfahren zur
Ermittlung der Wickelhärte)" in "Papier+Kunststoff-Verarbeiter" Nr. 10/86
beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren beim Aufwickeln von Wickelrollen, die
in Kontakt mit einer umfänglich anliegenden Trag- oder Stützwalze stehen. Die
Lagendicke wird über die Beziehung
bestimmt, wobei R₁ und R₂ zwei
Radien der Wickelrolle sind,
und n die Anzahl der zwischen R₁ und R₂ befindlichen Wickellagen ist. Die
Anzahl n der Lagen zwischen zwei Radien wird dabei als Anzahl der Drehungen
der Wickelrolle bestimmt; dies erfolgt mittels eines das Zentrum der Wickelrolle,
also die Wickelhülse, abtastenden Impulsgebers, der optisch oder
induktiv jede Umdrehung der Wickelhülse registriert und pro Umdrehung einen
Impuls abgibt. Um die Radien der Wickelrolle berechnen zu können, ist ein
Impulsgeber mit sehr hoher Auflösung an die Tragwalze angeschlossen, der jede
Umdrehung exakt registriert. Der von der Anzahl der Umdrehungen der
Wickelrolle abhängige mittlere Durchmesser läßt sich dann berechnen, da das
Verhältnis der Anzahl der Umdrehungen der Wickelrolle zur Anzahl der
Umdrehungen der Tragwalze beim Aufwickeln einer bestimmten Bahnlänge umgekehrt
proportional zum Verhältnis des mittleren Durchmessers der Wickelrolle zum
Durchmesser der Trag- oder Stützwalze ist. Die Länge der aufgewickelten Bahn
läßt sich mit einer Drehzahlmessung an der umschlungenen Tragwalze bestimmen.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Messung der Umdrehungen der
Wickelrolle aufwendig und störanfällig ist. Es ist erforderlich, direkt die
Drehung der Wickelhülse zu erfassen, die dazu markiert werden muß; z. B.
mittels Metallindikatoren oder bei optischer Abtastung mittels entsprechender
Reflexfolien. Ein Abtasten des die Wickelhülse haltenden Führungskopfes führt
aufgrund der Relativbewegung zu der Hülse häufig zu verfälschten Meßergebnissen.
Der die Hülse abtastende Impulsgeber muß an einer sehr kritischen
Stelle montiert werden, so daß Fehlmessungen und Betriebsstörungen unter
kritischen Betriebsbedingungen auftreten können.
Aus der DE 33 47 733 A1 ist eine Kontaktwalzensteuerung für Aufwickelvorrichtungen
bekannt, bei der die Andruckkraft der Kontaktwalze gegen die
Wickelrolle entlang einer vorbestimmten Kennlinie durch Verschieben der
Kontaktwalze gesteuert wird. Es wird so die Wickelhärte beeinflußt, ohne sie
zu bestimmen.
Die DE 37 36 696 A1 beschreibt ein Aufwickelverfahren, bei dem der Umfang der
Wickelrolle aus einem Vergleich ihrer Wickelgeschwindigkeit während des
Wickelns und der Geschwindigkeit der aufzuwickelnden Bahn bestimmt wird.
Zusätzlich wird zur Ermittlung des Gewichts der Wickelrolle die Dicke der
aufzuwickelnden Bahn vor dem Aufwickeln ständig gemessen oder zu Beginn des
Aufwickelvorgangs in einen Rechner eingegeben.
Die DD-Z.: "Zellstoff und Papier", 1968/11, Seiten 331 bis 336 beschreibt in
einem grundlegenden Beitrag zur Problematik des Aufwickelns von Materialbahnen
in Wickelmaschinen u. a. die Beziehung zwischen einem Durchmesserzuwachs
und der zugehörigen Bahnlänge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln von
Materialbahnen bereitzustellen, das mit konstruktiv vereinfachten
und wenig störanfälligen Meßwertaufnehmern durchgeführt werden
kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Nach der Erfindung wird der Durchmesserzuwachs der Wickelrolle aus
der Verschiebung des Wickelrollenzentrums direkt gemessen oder
ermittelt. Dies kann z. B. durch einen Winkelcodierer oder ein
Potentiometer erfolgen, die über einen Übertrieb, z. B. einen
Zahnriemen oder eine Kette, mit einem linear verschiebbaren Spann-
oder Führungskopf für die Wickelhülse verbunden sind. In
Wickelmaschinen sind diese Meßaufnehmer zur direkten
Durchmessererfassung häufig bereits für andere Regelvorgänge
vorhanden, z. B. um die Anpressung der Wickelrolle an eine Trag-
oder Stützwalze zu steuern bzw. zu regeln.
Da Vibrationen beim Wickelvorgang die Meßwerte im Bereich von zwei
Zehnerpotenzen um den Wert der zu messenden Durchmesseränderungen
schwanken lassen, werden bei der Berechnung die höherfrequenten
Störungen mit einem Tiefpaß-Filter eliminiert, um die gewünscht
hohe Auflösegenauigkeit zu erreichen.
Ein rekursiver Butterworth-Tiefpaß-Filter erster oder zweiter
Ordnung nach Patentanspruch 2 benötigt gegenüber einem nicht
rekursiven Filter weniger arithmetische Operationen pro
Datenpunkt, so daß die Berechnung der Wickelhärte sehr schnell
erfolgen kann. Die errechnete Lagendicke als Maß für die
Wickelhärte kann somit zur Überprüfung des Wickelvorgangs ohne
Verzögerung on-line direkt angezeigt werden.
Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren die Wickelhärte von Wickelrollen beim
Aufwickeln in einer Stützwalzen-Rollmaschine beschrieben.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht einen Ausschnitt einer Stützwalzen-
Wickelmaschine.
Zu beiden Seiten einer zentralen angetriebenen Stützwalze 1 sind
Wickelstationen angeordnet, die jeweils aus zwei querverfahrbaren
Wickelböcken 2 bestehen. Die durch Längsschneiden erzeugten
Einzelbahnen der Materialbahn 3 werden wechselweise den einzelnen
Wickelstationen zugeführt, wo sie zu Wickelrollen 4 aufgewickelt
werden. Zum Entladen von vollen Wickelrollen 4 sind die Wickel
böcke 2 durch Schwenken absenkbar. Beim Aufwickeln werden die
Wickelrollen 4 jeweils von zwei seitlich in ihre Hülse
einfahrbaren angetriebenen Spannköpfen 5 gehalten, die gemeinsam
mit ihrem Drehantrieb 6 an einem radial zur Stützwalze 1
verfahrbar auf dem Wickelbock 2 gelagerten Schlitten 7 befestigt
sind. Die Anpassung der Position des Zentrums einer Wickelrolle 4
an ihren jeweiligen Durchmesser, damit der Anpreßdruck der
Wickelrolle 4 an die Stützwalze 1 gesteuert werden kann, erfolgt
jeweils mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 12, die an dem
Wickelbock 2 befestigt ist und über einen Hebel 13 den Schlitten 7
verfährt. Der Abstand des Wickelrollenzentrums von der Stützwalze
1 wird mit einem absolut messenden Winkelcodierer 8 gemessen, der
an der Oberseite des Wickelbocks 2 an dem der Stützwalze 1
zugewandten Ende angeordnet ist und von einem umlaufenden
Zahnriemen 9 gedreht wird. Der Zahnriemen 9 erstreckt sich
parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 7 und wird an dem
der Stützwalze 1 abgewandten Ende von einer Riemenscheibe 10
umgelenkt. Der Schlitten 7 ist mit dem oberen Trum des Zahnriemens
9 fest verbunden, damit bei einer Verschiebung der Winkelcodierer
8 entsprechend gedreht wird. Dazu ist an seiner Unterseite eine
sich nach unten erstreckende Lasche 11 befestigt, die an dem
oberen Trum des Zahnriemens 9 festgeklemmt ist. Zur Messung des
Abstands des Zentrums der Wickelrolle 4 von der Stützwalze 1, der
dem jeweiligen Durchmesser einer Wickelrolle 4 entspricht, können
auch andere Meßgeber, z. B. ein Potentiometer, eingesetzt werden,
die jeweils mit einem Übertrieb an den Schlitten 7 angeschlossen
sind.
Mit dem Zentrum der Stützwalze 1 ist ein Impulsgeber 14 verbunden,
der die Umdrehungen der Stützwalze 1 registriert, um die Länge der
einlaufenden Bahn 3 errechnen zu können. Der Winkelcodierer 8 und
der Meßwertgeber 12 sind mit einer nicht dargestellten Steuer- und
Recheneinheit verbunden, die nach dem nachfolgend beschriebenen
Verfahren während des Aufwickelns die Dicke der aufgewickelten
Lagen als Maß für die Wickelhärte errechnet und on-line direkt
angezeigt, um den Wickelvorgang zu überprüfen. Ebenso ist eine
Regelung des Aufwickelvorgangs mit der errechneten Wickelhärte
möglich.
Während des Aufwickelns wird der jeweilige Durchmesser D1, D2
einer Wickelrolle 4 schrittweise mit dem Winkelcodierer 8
gemessen. Die Bahnlänge, die den gemessenen Durchmesserzu
wachs, z. B. von D1nach D2, bewirkt hat, wird aus der Anzahl der
Impulse des Impulsgebers 14 über die Beziehung
ΔL = 2πRsw·nsw errechnet, wobei Rsw der Radius der Stützwalze
und nsw die aus den Impulsen des Impulsgebers 14 errechnete Anzahl
von Umdrehungen der Stützwalze 1 ist. Die mittlere Lagendicke s im
Durchmesserbereich zwischen D1und D2 wird anschließend über die
Beziehung
von der Steuer- und Recheneinheit errechnet, wobei bei der
Berechnung mittels eines Tiefpaß-Filters die durch Vibrationen der
Wickelrolle 4 verursachten höherfrequenten Störungen bei der
Durchmessermessung eliminiert werden. Bevorzugt wird - wie im
vorliegenden Beispiel - als Tiefpaß-Filter ein rekursiver
Butterworth-Filter erster oder zweiter Ordnung eingesetzt, so daß
die Berechnung der Lagendicke s sehr schnell in Echtzeit erfolgen
kann. Die errechneten Werte der Lagendicke können so während des
Aufwickelns über den jeweiligen Wickelrollendurchmesser
aufgetragen on-line direkt ohne Verzögerung angezeigt werden, um
die Wickelhärte der Wickelrolle 4 überprüfen zu können.
Claims (2)
1. Verfahren zur Bestimmung der Wickelhärte beim Aufwickeln von
Materialbahnen in Wickelmaschinen,
bei dem als Maß für die Wickelhärte die Dicke der aufgewickelten
Lagen ermittelt wird, wobei die Länge (ΔL) der einen
Durchmesserzuwachs bewirkenden aufgewickelten Bahn direkt gemessen
oder ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser (D1, D2) der Wickelrolle aus der
Verschiebung des Wickelrollenzentrums schrittweise direkt gemessen
oder ermittelt wird, und anschließend die Lagendicke s über die
Beziehung
berechnet wird, wobei bei der Berechnung mittels eines
Tiefpaß-Filters durch Vibrationen des Wickelrollenzentrums
verursachte höherfrequente Störungen der Durchmessermessung
eliminiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch die Verwendung eines rekursiven
Butterworth-Tiefpaß-Filters erster oder zweiter Ordnung.
Priority Applications (1)
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DE4128706A DE4128706A1 (de) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Verfahren zur bestimmung der wickelhaerte beim aufwickeln von materialbahnen in wickelmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4128706A DE4128706A1 (de) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Verfahren zur bestimmung der wickelhaerte beim aufwickeln von materialbahnen in wickelmaschinen |
Publications (2)
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DE4128706A1 DE4128706A1 (de) | 1993-03-04 |
DE4128706C2 true DE4128706C2 (de) | 1993-09-23 |
Family
ID=6439418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4128706A Granted DE4128706A1 (de) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Verfahren zur bestimmung der wickelhaerte beim aufwickeln von materialbahnen in wickelmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4128706A1 (de) |
Cited By (2)
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DE4128706A1 (de) | 1993-03-04 |
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