DE4427780C2

DE4427780C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Umspulen eines Bandes

Info

Publication number: DE4427780C2
Application number: DE19944427780
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Feller
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2014-08-06
Also published as: DE4427780A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umspulen eines Bandes von einer ersten Spule auf eine zweite Spule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Umspulen von Bändern stellt sich häufig die Aufgabe, die Bandgeschwindigkeit auf einen bestimmten Wert zu regeln oder zu steuern. Die Soll-Geschwindigkeit läßt sich jedoch nicht durch Festlegung der Spulgeschwindigkeiten vorgeben, da diese sich während des Umwicklungsvorgangs des Bandes aufgrund der sich ändernden Durchmesser der Spulen ändern.

Aus der DE 33 41 914 A1 ist eine Vorrichtung zum Ab- und Aufwickeln einer Warenbahn bekannt. Die Vorrichtung weist Impulsgeber auf, um die Ist-Drehzahlen der Walzen zu bestimmen. Beim Aufwickeln eines Wickel einer Warenbahn aus einer außerhalb der Vorrichtung angeordneten Docke wird durch einen der Impulsgeber die Gesamtzahl der Umdrehung gezählt. Die Vorrichtung weist einen Rechner auf, der bei Vorgabe einer Soll-Geschwindigkeit der Warenbahn die Drehzahl der zu bewickelnden Walze linear abfallen läßt. Dadurch bleibt unter der Voraussetzung, daß der Umfang der Bahn umwickelten Walze nicht sehr viel größer als der Umfang der noch nicht bewickelten Walze ist, die Geschwindigkeit der Warenbahn annähernd konstant. Die Spannung der Warenbahn läßt sich während des Umwickelns zwischen den beiden Walzen ebenfalls konstant halten.

Aus der DE 25 11 263 A1 und der EP 0 026 552 A1 sind bereits Vorrichtungen zum Umspulen eines Bandes von einer ersten Spule auf eine zweite Spule bekannt, bei denen durch ein zusätzliches Antriebsrad (Capstan) mit festem und bekanntem Durchmesser die Bandgeschwindigkeit gesteuert wird. Die Verwendung eines derartigen Reibrades ist in der Videotechnik oder der Tonbandtechnik verbreitet. Der Nachteil eines derartigen Antriebsrades besteht darin, daß ein empfindliches Band durch die Reibung mit dem Antriebsrad beschädigt werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Umspulen eines Bandes ohne Verwendung eines Antriebsrades derart zu verbessern, daß eine vorgegebene Geschwindigkeit und ein vorgegebener Bandzug des umzuspulenden Bandes mit hoher Genauigkeit eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird, wie in Patentanspruch 1 angegeben, gelöst. Vorteilhaft ist es, wenn neben der Steuerung der Geschwindigkeit auch der Bandzug des Bandes konstant gehalten wird.

Die Ansprüche 3 und 4 beziehen sich auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Von einer Spule 1 mit einem Leer-Radius r₁ wird ein Band 2 auf eine Spule 3 mit einem Leer-Radius r₃ aufgewickelt. Beide Spulen 1 und 3 sind jeweils über eine Welle 4 bzw. 5 mit einem sie antreibenden Motor 6 bzw. 7 verbunden. Die Drehzahlen der Motoren 6, 7 und damit die Drehzahlen der Spulen 1 und 3 werden jeweils über einen Encoder 8 bzw. 9 ermittelt. Statt der Encoder 8, 9 können auch andere Vorrichtungen zum Messen der Drehzahlen der Motoren 6, 7, z. B. Tachometer, vorgesehen werden. Die von den Encodern 8, 9 gemessenen Drehzahlen N₁ und N₃ werden einem Rechner 10 zugeführt.

Da das Band 2 eine endliche Länge hat, ist auch die Summe von Stirnflächen A₁ und A₃, d. h. der Flächen des auf den Spulen 1 und 3 aufgewickelten Bandes, unabhängig vom Abwicklungsgrad der Spule 1 und vom Aufwicklungsgrad der Spule 3 stets konstant. Wenn daher zu einem beliebigen Zeitpunkt, beispielsweise bei Beginn des Wickelvorganges, die Radien R₁ und R₃ der Spulen 1 und 3 mit den jeweils auf ihnen aufgespulten Wickeln des Bandes 2 gemessen worden sind, läßt sich daraus die gesamte, konstante Fläche errechnen, die das Band 2 im Querschnitt liefert. Entsprechend ist auch das geometrische Mittel der Wicklungsumfänge U₁ und U₃ der Spulen 1 und 3 konstant:

Dieser Wert ist entsprechend ebenfalls unabhängig vom Bewicklungsgrad der Spulen 1 und 3. Der Wert UMG läßt sich auf einfache Weise hinreichend genau ermitteln, indem beim Auflegen des Bandes 2 auf eine noch leere Spule, z. B. die Spule 1, mit dem bekannten Leer-Radius r₁ und nachfolgendem Drehen das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Spulen 1 und 3 gemessen wird, wobei, wenn r₁ = r₃ ist, folgende Gleichung gilt:

wobei U₀₃ den Kernumfang der leeren Spule 3 und V das Drehzahlverhältnis der leeren Spule 1 zu der vollen Spule 3 bedeuten. Daraus läßt sich die Sollgeschwindigkeit v_Band des Bandes 2. in eine Drehzahl N_SOLL für eine aufzuwickelnde Spule, also hier die Spule 1, umrechnen:

Der Rechner 10 ermittelt also aus den Drehzahlen N₁ und N₃ das Drehzahlverhältnis V(t) der beiden Spulen 1 und 3, die Größe UMG und bei Vorgabe der Soll-Geschwindigkeit des Bandes 2 v_Band die Solldrehzahl für die aufzuwickelnde Spule 3. Alternativ kann auch die Solldrehzahl für die abzuwickelnde Spule 1 errechnet werden. Die oben angegebenen Gleichungen sind in dem Rechner 10 abgespeichert. Der Rechner 10 steuert über eine Steuerleitung 11 oder 12 die Spule 1 bzw. 3.

Wenn die Größe UMG und das Verhältnis V(t) der Drehzahlen der Spulen 1 und 3 bekannt sind, kann auch eine gewünschte Bandspannung des Bandes 2 F_BAND von einem Meßgerät oder anderweitig vorgegeben werden, um daraus ein gewünschtes Haltemoment M_SOLL für die abzuwickelnde Spule 1 oder die aufzuwickelnde Spule 3 vorzugeben:

Es ist auch möglich, daß die Solldrehzahl N_SOLL über die Steuerleitung 12 an die aufzuwickelnde Spule 3 weitergegeben wird, während die Bandspannung des Bandes 2 über die Steuerleitung 11 und somit über den Antrieb 6 der abzuwickelnden Spule 1 gesteuert wird.

Durch die Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahlen einer abzuwickelnden Spule 1 und einer aufzuwickelnden Spule 3 während eines Umspulvorganges mit einem Band 2 geschaffen, wobei sich entweder nur eine Sollgeschwindigkeit des Bandes 2 oder aber auch eine Soll-Bandspannung des Bandes 2 von einem Meßgerät oder einer Bedienungsperson vorgeben lassen.

Claims

1. Verfahren zum Umspulen eines Bandes (2) von einer ersten Spule (1) auf eine zweite Spule (3), wobei beide Spulen (1, 3) über je einen Antrieb (6, 7) in Abhängigkeit vom Spulenradius und der Zugspannung im Band (2) angetrieben werden, an beiden Spulen (1, 3) die jeweiligen Ist-Drehzahlen (N₁, N₂) gemessen werden und wobei eine Soll-Bandgeschwindigkeit (v_Band) vorgegeben wird, um mittels eines Rechners (10) aus den Ist-Drehzahlen (N₁, N₂) der Spulen (1, 3) ihre Soll-Drehzahlen (N_SOLL) zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, daß das mathematisch-geometrische Mittel (UMG) der Wicklungsumfänge (U₁, U₃) aus den Radien (r₁, r₃, R₁, R₃) der leeren bzw. vollen Spulen (1, 3) und das Drehzahlverhältnis (V(t)) der aufzuwickelnden Spule (1) zu der abzuwickelnden Spule (3) ermittelt und daraus in dem Rechner (10) mittels der Gleichung die Solldrehzahl (N_SOLL) der entsprechender Spule (1) oder mittels des ermittelten Drehzahlverhältnisses (V(t)) der abzuwickelnden Spule (3) zu der außenwickelnden Spule (1) die Solldrehzahl (N_Soll) der entsprchenden Spule (3) errechnet und dem zugehörigen Antrieb (6, 7) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine gewünschte Bandspannung (F_Band) vorgegeben wird dadurch gekennzeichnet, daß mittels des entsprechenden Drehzahlverhältnisses (V(t))² und der Gleichung daraus
ein Soll-Haltemoment (M_Soll) für die entsprechende der beiden Spulen (1, 3) errechnet und dem zugehörigen Antrieb (6, 7) zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spulen (1, 3) zur Ab- bzw. Aufwicklung eines Bandes (2) vorgesehen sind, daß Antriebe (6, 7) zum Antreiben der Spulen (1, 3) angeordnet sind, daß Meßvorrichtungen (8, 9) zum Messen der Drehzahlen (N₁, N₃) der Spulen (1, 3) und ein Rechner (10) zum Errechnen des mathematisch geometrischen Mittelwertes aus den Umfängen der mit dem Band (2) umwickelten Spulen (1, 3) und zum Zuführen einer damit ermittelten Solldrehzahl (N_SOLL) für eine der Spulen (1, 3) und/oder eines damit er mittelten Soll-Haltemomentes (M_SOLL) für eine der Spulen (1, 3) über Steuerleitungen (11, 12) vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit ein Geschwindigkeits-Encoder (8, 9) oder ein Tachometer ist.