AT515163A2 - Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine mit fliegendem Rollenwechsel - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine mit fliegendem Rollenwechsel Download PDF

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AT515163A2
AT515163A2 ATA849/2014A AT8492014A AT515163A2 AT 515163 A2 AT515163 A2 AT 515163A2 AT 8492014 A AT8492014 A AT 8492014A AT 515163 A2 AT515163 A2 AT 515163A2
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Bahnmaterials, wobei die Bahnbearbeitungsmaschine eine erste und eine zweite Bahnmaterialrolle umfasst, die jeweils von einem ersten bzw. einem zweiten Motor angetrieben werden, wobei eine Andruckwalze vorgesehen ist, mit welcher das von der zweiten Bahnmaterialrolle ablaufende Bahnmaterial gegen die erste Bahnmaterialrolle gedrückt werden kann, wobei eine Abschneidevorrichtung zum Abschneiden des Bahnmaterials vorgesehen ist, welche bezüglich dem Verlauf des Bahnmaterials zwischen der ersten und der zweiten Bahnmaterialrolle angeordnet ist, wobei wenigstens eine angetriebene Klemmstelle ftir das Bahnmaterial vorgesehen ist, welche bezüglich dem Verlauf des Bahnmaterials nach der ersten und der zweiten Bahnmaterialrolle angeordnet ist, wobei dem ersten Motor ein erster Drehmomentregler (63) zugeordnet ist, dessen Istwert (M1s1,1) proportional zum Drehmoment des ersten Motors ist, wobei dem ersten Motor ein erster Geschwindigkeitsregler (61) zugeordnet ist, dessen Istwert (v1st,I) proportional zur Drehgeschwindigkeit des ersten Motors ist. Erfindungsgemäß wird, während die Andruckwalze (40) das Bahnmaterial (11) gegen die erste Bahnmaterialrolle (20) drückt, ein Sollwert (Mso11,1) des ersten Drehmomentreglers (63) gebildet, indem einer Stellgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers ( 61) und ein additiver Drehmomentsollwert (Mso11, add) hinzuaddiert wird, wobei der Wert (73) des additiven Drehmomentsollwerts (Msou, add) von Null verschieden ist.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine mit fliegendem
Rollenwechsel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine zurBearbeitung eines Bahnmaterials gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bei demBahnmaterial handelt es sich beispielsweise um eine Bahn aus Papier, Kunststofffolie,Textilvlies oder Textilgewebe. Die Bearbeitung umfasst vorzugsweise einenBedruckvorgang.
Aus der EP 1 693 323 Bl ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem ein fliegenderRollenwechsel durchgefuhrt wird. Dabei wird das Bahnmaterial anfangs von einerzweiten Bahnmaterialrolle abgewickelt, um diese in wenigstens einer angetriebenenKlemmstelle zu bearbeiten. Noch während das von der zweiten Bahnmaterialrolleablaufende Bahnmaterial bearbeitet wird, wird eine volle erste Bahnmaterialrolle in dieBahnbearbeitungsmaschine eingesetzt, deren äußeres Wicklungsende mit Klebstoff,beispielsweise in Form eines Klebstreifens versehen ist. Die erste Bahnmaterialrollewird mit einem ersten Motor in Drehbewegung versetzt, so dass derenUmfangsgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit des Bahnmaterials ist, welchesvon der zweiten Bahnmaterialrolle abläuft. Sobald das Bahnmaterial der zweitenBahnmaterialrolle fast vollständig verbraucht ist, wird das von der zweitenBahnmaterialrolle ablaufende Bahnmaterial mittels einer Andruckwalze gegen dieerste Bahnmaterialrolle gedrückt. Kurz nachdem die beiden Bahnmaterialien der erstenund der zweiten Bahnmaterialrolle verklebt sind, wird das Bahnmaterial, das von derersten Bahnmaterialrolle abläuft mit einer Abschneidevorrichtung abgeschnitten, sodass nur noch das Bahnmaterial von der ersten Bahnmaterialrolle durch dieBearbeitungsmaschine läuft. Dabei kommt es darauf an, dass der erste Motor und derzweite Motor so geregelt werden, dass das Bahnmaterial nicht abreißt, wobei idealerweise nahezu keine Schwankungen in der Zugkraft, welche in demBahnmaterial wirkt, auftreten.
Kritisch ist hier insbesondere der Umstand, dass der erste Motor vor dem Anklebennur das Reibmoment der ersten Bahnmaterialrolle überwinden muss, wobei er nachdem Ankleben und dem Abschneiden zusätzlich die Zugkraft aufbringen muss, welchein dem Bahnmaterial wirkt. Die entsprechenden Drehmomente wirken inentgegengesetzte Richtung, d.h. anfangs arbeitet der erste Motor motorisch, wobei erspäter generatorisch arbeitet, was die Motorregelung weiter erschwert. Zur Lösungdieses Problems schlägt die DE 44 28 739 CI vor, die erste Bahnmaterialrolle miteinem zusätzlichen Motor bereits vor dem Ankleben abzubremsen, so dass sich dererste Motor schon vor dem Ankleben bereits in dem Betriebszustand befindet, den ernach dem Ankleben einnehmen muss.
Zur Vermeidung dieses zusätzlichen Motors schlägt die DE 296 04 882 Ul vor, denerstem Motor kurz vor dem Ankleben auf eine Drehzahl etwas oberhalb derSynchrondrehzahl zu beschleunigen und diesen kurz vor dem Ankleben abzubremsen.Hierfür wird der Sollwert der Drehzahlregelung entsprechend verändert. Da dasBremsdrehmoment hierbei nicht exakt definiert ist, kommt es beim Ankleben zuSchwankungen der Zugkraft im Bahnmaterial. Eine Drehmomentregelung des erstenMotors wird in der DE 296 04 882 U1 nicht erwähnt
Die eingangs genannte EP 1 693 323 Bl schlägt vor, die Zugkraftregelung desBahnmaterials, die mittels einer Tänzerrolle erfolgt, während des Anklebensabzuschalten. Weiter ist in der EP 1 693 323 Bl eine Drehmomentregelung des erstenMotors beschrieben.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auf einen aufwändigenBremsantrieb für die erste Bahnmaterialrolle verzichtet werden kann. Weiter kann dieZugkraftregelung für das Bahnmaterial während des Anklebens ununterbrochenweiterlaufen. Darüber hinaus bleibt die Zugkraft im Bahnmaterial während des
Anklebens und des Abschneidens nahezu konstant. Eine gewünschtenfalls vorhandeneTänzerwalze zur Einstellung der Zugkraft des Bahnmaterials bewegt sich nahezu nicht.
Gemäß dem selbständigen Verfahrensanspruch wird vorgeschlagen, dass, während dieAndruckwalze das Bahnmaterial gegen die erste Bahnmaterialrolle drückt, ein Sollwertdes ersten Drehmomentreglers gebildet wird, indem einer Stellgröße des erstenGeschwindigkeitsreglers und ein additiver Drehmomentsollwert hinzuaddiert wird,wobei der Wert des additiven Drehmomentsollwerts von Null verschieden ist. Dabeiwird ausgenutzt, dass der Drehmomentregler des ersten Motors, der vorzugsweise alsSynchronmotor ausgebildet ist, außerordentlich schnell arbeitet. Der vorgeschlageneSollwerteingriff bewirkt also in sehr kurzer Zeit die gewünschte Änderung desAntriebsdrehmoments. Dieser schnellen Drehmomentänderung kann die ersteBahnmaterialrolle aufgrund ihres hohen Massenträgheitsmoments nur langsam folgen.Dementsprechend findet in der genannten kurzen Zeit nahezu keine Änderung derDrehzahl der ersten Bahnmaterialrolle statt, die sich schädlich auf den Anklebeprozessauswirken würde. Vorzugsweise wird der vorgeschlagene Sollwerteingriff so kurz wiemöglich vor dem Ankleben begonnen.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungender Erfindung angegeben.
Der additive Drehmomentsollwert kann gleich dem Produkt aus einem Außenradiusder ersten Bahnmaterialrolle und einer Soll- oder einer Ist-Zugkraft des Bahnmaterialssein, wobei gewünschtenfalls wenigstens ein weiterer Term hinzuaddiert wird. Wenndie Zugkraft des Bahnmaterials mit einer Tänzerwalze oder mit einerZugkraftsteuerung eingestellt wird, ist die Soll-Zugkraft bekannt. Bei Verwendungeiner Zugkraftregelung mit einer Zugkraftmessung ist die Ist-Zugkraft bekannt. Ausdiesen Werten kann durch Multiplikation mit dem Außenradius der erstenBahnmaterialrolle das erforderliche Antriebsdrehmoment berechnet werden. Dergenannte Außenradius kann laufend gemessen werden. Es kann aber auch der immergleiche und bekannte Außenradius einer vollen Bahnmaterialrolle angesetzt werden.
Als weiterer Term kann das Drehmoment hinzuaddiert werden, welches zurÜberwindung der an dem Bahnmaterial zumindest mittelbar angreifenden Reibkräfteerforderlich ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch den sich durch das Anklebenund das Abschneiden veränderten Reibungsverhältnissen Rechnung getragen wird. Beiden genannten Reibkräften handelt es sich insbesondere um die Lagerreibung derWalzen, an denen das Bahnmaterial vorbeiläuft. Weiter ist die Lagerreibung der erstenBahnmaterialrolle angesprochen.
Der additive Drehmomentsollwert kann nach dem Ankleben und dem Abschneiden aufNull gesetzt werden. Hierdurch soll vermieden werden, dass der additiveDrehmomentsollwert die Regelung oder Steuerung der Zugkraft des Bahnmaterialsmöglichst wenig stört. Vorzugsweise erfolgt dies so kurz wie möglich nach demAnkleben und dem Abschneiden.
Der Übergang des additiven Drehmomentsollwerts von Null auf den von Nullverschiedenen Wert und umgekehrt kann stetig oder in mehreren Stufen erfolgen.Hierdurch soll verhindert werden, dass durch den erfindungsgemäßen Sollwerteingriffmechanische oder regelungstechnische Resonanzen der Bahnbearbeitungsmaschineangeregt werden. Ein stetiger Übergang kann beispielsweise erreicht werden, indemeine sprunghafte Wertänderung durch ein PTl-Glied gefiltert wird, ehe sie alsadditiver Drehmomentsollwert verwendet wird.
Der additive Drehmomentsollwert kann in einer kürzeren Zeit von Null auf den vonNull verschiedenen Wert ansteigen, als er von dem von Null verschiedenen Wert aufNull abfällt. Der Abfall des additiven Drehmomentsollwerts wird durch einevorzugsweise vorhandene Zugkraftregelung kompensiert, so dass eine derartigeVeränderung geringe Störungen verursacht. Eine zu lange Zeitdauer des Anstiegs desadditiven Drehmomentsollwerts hat dagegen zur Folge, dass die Bahnmaterialien derbeiden Bahnmaterialrollen zumindest kurzzeitig nicht mehr synchron laufen. Dies störtden Anklebevorgang erheblich. Durch den vorstehenden Vorschlag werdendementsprechend wenige Resonanzen der Bahnbearbeitungsmaschine angeregt.
Der erste Drehmomentregler kann schneller auf eine Regelabweichung reagieren alsder erste Geschwindigkeitsregler. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass einProportional-Verstärkungsfaktor des ersten Drehmomentreglers größer als einProportional-Verstärkungsfaktor des ersten Geschwindigkeitsreglers ist. Zusätzlichoder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Integrier-Zeitkonstante des erstenDrehmomentreglers kleiner als eine Integrier-Zeitkonstante des erstenGeschwindigkeitsreglers ist. Dabei kommen vorzugsweise stetige, lineare Regler,insbesondere PI-Regler zum Einsatz. Soweit diese Regler zeitdiskret berechnetwerden, kann eine Zykluszeit des ersten Geschwindigkeitsreglers länger sein alsdiejenige des ersten Drehmomentreglers. Erstgenannte Zykluszeit beträgtbeispielsweise 125 ps oder 250 ps, wobei zweitgenannte Zykluszeit beispielsweise62,5 ps beträgt. Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird verhindert, dass der ersteGeschwindigkeitsregler den erfindungsgemäßen Drehmomenteingriff kompensiert,noch ehe das Ankleben und das Abschneiden erfolgt sind.
Dem zweiten Motor kann ein zweiter Drehmomentregler und ein zweiterGeschwindigkeitsregler zugeordnet sein, wobei ein Istwert des zweitenDrehmomentreglers proportional zum Drehmoment des zweiten Motors ist, wobei einIstwert des zweiten Geschwindigkeitsreglers proportional zur Drehgeschwindigkeitdes zweiten Motors ist, wobei eine Stellgröße des zweiten Geschwindigkeitsreglers einSollwert des zweiten Drehmomentreglers ist. Der erste und der zweiteDrehmomentregler sind vorzugsweise gleich aufgebaut und höchst vorzugsweisegleich parametriert. Der erste und der zweite Geschwindigkeitsregler sindvorzugsweise gleich aufgebaut und höchst vorzugsweise gleich parametriert.
Ein Istwert des ersten und/oder des zweiten Geschwindigkeitsreglers kann ermitteltwerden, indem die Drehzahl des zugeordneten Motors mit einem Außenradius derzugeordneten Bahnmaterialrolle multipliziert wird. Die Drehzahl der Motoren kannwesentlich leichter bestimmt werden als die Geschwindigkeit des Bahnmaterials,welche primär geregelt werden soll. Der Außenradius des Bahnmaterials kannbeispielsweise mit einer Radius-Messvorrichtung gemessen werden. Er kann aber auchausgehend vom bekannten Außenradius einer vollen Bahnmaterialrolle und der bekannten Geschwindigkeit des Bahnmaterials und der verstrichenen Zeitdauerberechnet werden.
Das Bahnmaterial kann um eine Tänzerwalze geführt sein, die verschiebbar gelagertist, wobei mit einem Lagegeber die Lage der Tänzerwalze gemessen werden kann,wobei ein Tänzerlageregler vorgesehen ist, dessen Istwert die Lage der Tänzerwalzeist, wobei der Sollwert des ersten und/oder des zweiten Geschwindigkeitsreglersermittelt wird, indem einer gewünschten Geschwindigkeit des Bahnmaterials eineStellgröße des Tänzerlagereglers hinzuaddiert wird. Es ist an sich bekannt, dieZugkraft des Bahnmaterials mit einer Tänzerwalze einzustellen. Vorzugsweise ist nurein einziger Tänzerlageregler vorgesehen, dessen Stellgröße gleichzeitig der Sollwertdes ersten und des zweiten Geschwindigkeitsreglers ist. Ein geschlossener Regelkreisliegt dann nur für die Bahnmaterialrolle vor, von der das Bahnmaterial abgerollt wird.Die Umfangsgeschwindigkeit der jeweils anderen Bahnmaterialrolle ist gleich derGeschwindigkeit des Bahnmaterials. Durch diese Ausgestaltung der Tänzerregelungkann erreicht werden, dass der Tänzerlageregler auch dann aktiv ist, wenn dieAndruckwalze das Bahnmaterial gegen die erste Bahnmaterialrolle drückt.
Es kann ein Zugkraftregler vorgesehen sein, dessen Istwert proportional zu einerZugkraft des Bahnmaterials unmittelbar nach der ersten bzw. der zweitenBahnmaterialrolle ist, wobei eine Stellgröße des Zugkraftreglers die Drehzahl desersten und des zweiten Motors oder die Drehzahl einer die genannte Zugkraftbeinflussenden Klemmstelle ist. Der Zugkraftregler ersetzt die Tänzerwalze und denTänzerlageregler. Vorzugsweise ist für beide Bahnmaterialrollen ein einzigerZugkraftregler vorgesehen.
Weiter werden ein Computerprogramm, ein Speichermedium und eineBahnbearbeitungsmaschine beansprucht, welche die vorstehend beschriebenenMerkmale verwirklichen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen nähererläutert. Es stellt dar:
Fig. 1 eine grobschematische Darstellung einer erfindungsgemäßenBahnbearbeitungsmaschine;
Fig. 2 eine grobschematische Darstellung einer erfindungsgemäßenSteuervorrichtung;
Fig. 3 ein Signalflussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 ein Diagramm, welches einen möglichen Zeitverlauf des additivenDrehmomentsollwerts zeigt; und
Fig. 5 einen Rollenwechsler für eine erfindungsgemäßeBahnbearbeitungsmaschine.
Fig. 1 zeigt eine grobschematische Darstellung einer erfindungsgemäßenBahnbearbeitungsmaschine 10. Gezeigt ist ein Maschinenzustand kurz vor demAnkleben des Bahnmaterials 11, welches von der zweiten Bahnmaterialrolle 30abläuft, an die erste Bahnmaterialrolle 20. Das Wicklungsende der erstenBahnmaterialrolle 20 ist hierfür mit einem Klebestreifen 43 versehen. Weiter ist eineAndruckwalze 40 vorgesehen, die an einem zugeordneten, drehbaren Hebelarm 41drehbeweglich gelagert ist. Durch Verschwenken des Hebelarms 41 wird dieAndruckwalze 40 und mithin das Bahnmaterial 11 gegen die erste Bahnmaterialrolle20 gedrückt. Damit wird das Bahnmaterial 11 von der ersten und der zweitenBahnmaterialrolle 20; 30 am Klebestreifen 43 aneinander geklebt. Kurz danach wirddas von der zweiten Bahnmaterialrolle 30 ablaufende Bahnmaterial mit derAbschneidevorrichtung 42 abgetrennt. Die Abschneidevorrichtung 42 kannbeispielsweise als Trennmesser gemäß der DE 38 15 277 Al ausgebildet sein.
Der ersten und der zweiten Bahnmaterialrolle 20; 30 ist jeweils eine erste bzw. einezweite Radius-Messvorrichtung 23; 33 zugeordnet, mit der laufend der Außenradiusristj; rist,2 der betreffenden Bahnmaterialrolle 20; 30 gemessen werden kann. Die
Radius-Messvorrichtungen 23; 33 können beispielsweise mittels Ultraschall odermittels Laserstrahlen arbeiten.
Die erste und die zweite Bahnmaterialrolle 20; 30 werden jeweils von einem erstenbzw. einem zweiten Motor 21,31 angetrieben, die vorzugsweise als Elektromotoren,insbesondere als Synchron- oder Asynchronmotoren ausgebildet sind. Die Motoren 21;31 sind vorzugsweise direkt an die zugeordnete Bahnmaterialrolle angekoppelt, alsoohne Zwischenschaltung eines spielbehafteten Zahnradgetriebes. Beide Motoren 21; 31 sind jeweils mit einem zugeordneten ersten bzw. zweiten Drehzahlgeber 22, 32versehen, der auch als Drehstellungsgeber ausgebildet sein kann, wobei dieDrehzahlen nistj; nist,2 dann aus der Ableitung der gemessenen Drehstellung nach derZeit berechnet werden.
Als Stellgrößen yi; y2 werden den Motoren 21; 31 vorzugsweise elektrischeWechselspannungen zugefuhrt, wobei höchst vorzugsweise mehrere, beispielsweisedrei Wechselspannungen verwendet werden, die zueinander phasenversetzt sind. ImRahmen der Reglerberechnung wird dabei nur die Amplitude dieserWechselspannungen als Stellgröße verwendet. Die genannte Stellgröße bewirkt, dassdie Motoren ein bestimmtes Drehmoment Mist,i; Mi^ abgeben. Diese Drehmomentekönnten mit einem Drehmomentsensor gemessen werden. Einfacher ist es jedoch,diese Drehmomente ausgehend von den Wechselströmen zu berechnen, welche in dieMotoren 21; 31 fließen. Diese Wechselströme werden vorzugsweise gemessen, höchstvorzugsweise in der Steuervorrichtung.
In Bahnlaufrichtung 16 nach der ersten Bahnmaterialrolle 20 ist eine Tänzerwalze 50angeordnet, welche an einem zugeordneten, drehbaren Hebelarm 52 drehbar gelagertist. Das Bahnmaterial 11 umschlingt die Tänzerwalze 50 beispielsweise um 180°, sodass die Gewichtskraft 53 der Tänzerwalze 50 in dem Bahnmaterial 11 die gewünschteZugspannung erzeugt. Die gewünschte Zugkraft kann beispielsweise mitverschiebbaren Gegengewichten oder mit Federn mit verstellbarer Vorspannkrafteingestellt werden. Die Lage xistjänzer der Tänzerwalze wird beispielsweise gemessen, indem der Hebelarm 52 mit einem Lagegeber 51 in Form eines Drehwinkelsensorsversehen wird. Es kann aber auch eine lineare Wegmessung vorgesehen sein.
In Bahnlaufrichtung 16 nach der Tänzerwalze 50 sind vorzugsweise mehrereangetriebene Klemmstellen 12 für das Bahnmaterial 11 angeordnet, wobei in Fig. 1 nurdiejenige Klemmstelle gezeigt ist, welche die Zugkraft unmittelbar nach der erstenbzw. der zweiten Bahnmaterialrolle 20; 30 beeinflusst. Bei den Klemmstellen 12 kannes sich um Druckwerke, Ein- bzw. Auszugswerke, Falzwerke usw. handeln. Für denAntrieb der Klemmstelle 12 ist wiederum ein zugeordneter dritter Motor 13vorgesehen, der analog zum ersten und zum zweiten Motor ausgebildet ist.
Fig. 2 zeigt eine grobschematische Darstellung einer erfindungsgemäßenSteuervorrichtung 14. Die Steuervorrichtung 14 umfasst ein Speichermedium 15,beispielsweise einen Flash-Speicher, in dem ein Computerprogram gespeichert ist,welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Weiterist eine (nicht dargestellte) Recheneinheit vorgesehen, welche das Computerprogrammausführt. Die Steuervorrichtung 14 erhält folgende Eingangsgrößen, die beispielsweiseüber einen Datenbus, der insbesondere nach dem Ethernet-Standard arbeitet, zugeführtwerden: nist,i Drehzahl des ersten Motors nist,2 Drehzahl des zweiten Motors
Mist i Drehmoment des ersten Motors MIst,2 Drehmoment des zweiten Motors x ist,Tänzer Istwert der Lage der Tänzerwalze rist,i Außenradius der ersten Bahnmaterialrolle rist,2 Außenradius der zweiten Bahnmaterialrolle
Hierfür sind der erste und der zweite Drehzahlgeber, die erste und die zweite Radius-Messvorrichtung und der Lagegeber vorzugsweise ebenfalls an den Datenbusangeschlossen. Der erste und der zweite Motor sind vorzugsweise über zugeordneteStarkstromkabel mit der Steuervorrichtung 14 verbunden.
Die folgenden Größen werden der Steuervorrichtung 14 beispielsweise über eine (nichtdargestellte) Bedieneinheit zugefuhrt, welche vorzugsweise mit einemberührungsempfindlichen Bildschirm ausgestattet ist: xsoii,Tänzer Sollwert der Lage der Tänzerwalze (Mittellage)vla,sync gewünschte Geschwindigkeit des Bahnmaterials F Zugkraft des Bahnmaterials, die von der Tänzerwalze erzeugt wird
Ausgehend von diesen Eingangsgrößen berechnet die Steuervorrichtung folgendeAusgangsgrößen: yi Stellgröße des ersten Drehmomentreglers y2 Stellgröße des zweiten Drehmomentreglers
Fig. 3 zeigt einen Signalflussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Istwertxist,Tänzer des Tänzerlagereglers 60 ist die Lage der Tänzerwalze. Die Regeldifferenzwird dementsprechend gebildet, indem der Istwert der Lage der Tänzerwalze xist,Tänzervom Sollwert der Lage der Tänzerwalze xsoii,Tänzer abgezogen wird. DieseRegeldifferenz wird vorzugsweise einem PI-Regler 60 zugeleitet, der langsamereingestellt ist als die übrigen Regler 61; 62; 63; 64. Der Stellgröße desTänzerlagereglers vSoii, add wird die gewünschte Geschwindigkeit des Bahnmaterialsv la,sync hinzuaddiert, um den Sollwert vsoii des ersten und des zweitenGeschwindigkeitsreglers 61; 62 zu erhalten.
Der Istwert des ersten Geschwindigkeitsreglers 61 ist die Umfangsgeschwindigkeit derersten Bahnmaterialrolle. Dementsprechend wird die Regelabweichung gebildet,indem der entsprechende Istwert vistj vom entsprechenden Sollwert vSoii abgezogenwird. Der genannte Istwert wird dabei nach der Formel
VisU = 2 π x nist>1 x rist;] berechnet. Der erste Geschwindigkeitsregler 61 ist vorzugsweise ein PI-Regler, derschneller arbeitet als der Tänzerlageregler 60, wobei er langsamer arbeitet als der ersteDrehmomentregler 63. Der Stellgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers 61 wird deradditive Drehmomentsollwert Ms0ii,add hinzuaddiert, um den Sollwert Msoii.i des erstenDrehmomentreglers 63 zu erhalten.
Der Istwert des ersten Drehmomentreglers 63 ist das Drehmoment des ersten Motors.Dementsprechend wird die Regeldifferenz gebildet, indem der Istwert M[Stj i vomSollwert MSoii,i abgezogen wird. Der Istwert Mist, i wird dabei vorzugsweiseausgehend von den gemessenen Motorströmen berechnet. Der erste Drehmomentregler63 ist vorzugsweise ein PI-Regler, der schneller, höchst vorzugsweise deutlichschneller, arbeitet als der Tänzerlageregler 60 und der erste Geschwindigkeitsregler 61.Er ermittelt die erste Stellgröße y, die weiter oben bereits erläutert wurde.
Der zweite Geschwindigkeitsregler 62 und der zweite Drehmomentregler 62 sindanalog zum ersten Geschwindigkeitsregler 61 und zum ersten Drehmomentregler 63ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.In den Formelzeichen ist dabei der Index 1 durch den Index 2 zu ersetzen. Der einzigeUnterschied besteht darin, dass der Sollwert Ms0h,2 des zweiten Drehmomentreglersgleich dem Stellwert des zweiten Geschwindigkeitsreglers 62 ist. Der additiveDrehmomentsollwert Msoiudd wird hier nicht addiert.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, welches einen möglichen Zeitverlauf des additivenDrehmomentsollwerts Msoii.add zeigt. Entlang der vertikalen Achse ist der additiveDrehmomentsollwert Ms0n,add aufgetragen. Entlang der horizontalen Achse ist dieZeit t aufgetragen. Der Zeitraum, in dem das Ankleben und das Abschneiden desBahnmaterials erfolgt, ist mit der Bezugsziffer 70 gekennzeichnet. In diesem Zeitraum70 ist der additive Drehmomentsollwert konstant und beträgt vorzugsweise: MSoll,add = MReib + F x rist,i
Das Formelzeichen F bezeichnet dabei die von der Tänzerwalze eingestellte Zugkraftdes Bahnmaterials. Das Formelzeichen Mrc* bezeichnet das Reib-Drehmoment,welches zur Überwindung der an dem Bahnmaterial zumindest mittelbar angreifendenReibkräfte erforderlich ist.
Vor dem Zeitraum 70 steigt der additive Drehmomentsollwert Msoiudd linear von Nullausgehend auf den vorstehend genannten, von Null verschiedenen Wert 73 an. Nachdem Zeitraum 70 fällt der additive Drehmomentsollwert MSoii,add linear wieder aufNull ab. Der Anstieg 71 erfolgt vorzugsweise schneller als der Abfall 72. Der Anstieg71 und/oder der Abfall 72 können alternativ auch stufenförmig oder gemäß einerExponentialfunktion erfolgen. Außerhalb der Zeiträume 70; 71; 72 beträgt der additiveDrehmomentsollwert Ms0ii,add immer Null.
Fig. 5 zeigt einen Rollenwechsler 80 für eine erfindungsgemäßeBahnbearbeitungsmaschine. Der Rollenwechsler 80 umfasst ein Gestell 84, welchesfest auf dem Untergrund steht. In dem Gestell 84 sind zwei Schwenkarme 81 bezüglicheinem Drehpunkt 83 drehbeweglich gelagert. Die Schwenkarme 81 sind angegenüberliegenden Seiten der ersten und der zweiten Bahnmaterialrolle 20; 30angeordnet, wobei die Bahnmaterialrollen 20; 30 wiederum an den beiden Enden derSchwenkarme 81 drehbar gelagert sind. Die Schwenkarme 81 können mit einemvierten Motor 82 verschwenkt werden, um die Bahnmaterialrollen 20; 30 in dieBetriebs- bzw. Be-/Entladestellung zu bringen. Das Verschwenken erfolgt dabeientweder vor oder nach dem Ankleben und Abschneiden des Bahnmaterials.
Anstelle des gezeigten Rollenwechslers kann jeder beliebige andere Rollenwechslerzum Einsatz kommen. Alternative Ausführungsformen sind in der DE 43 34 582 Al,der DE 40 00 746 C2 und der DE 44 28 739 CI gezeigt.
Bezugszeichenliste 10 Bahnbearbeitungsmaschine 11 Bahnmaterial 12 Klemmstelle 13 dritter Motor 14 Steuervorrichtung 15 Speichermedium 16 Bahnlaufrichtung 20 erste Bahnmaterialrolle 21 erster Motor 22 erster Drehzahlgeber 23 erste Radius-Messvorrichtung 30 zweite Bahnmaterialrolle 31 zweiter Motor 32 zweiter Drehzahlgeber 33 zweite Radius-Messvorrichtung 40 Andruckwalze 41 Hebelarm 42 Abschneidevorrichtung 43 Klebestreifen 50 Tänzerwalze 51 Lagegeber 52 Hebelarm 53 Gewichtskraft 60 Tänzerlageregler 61 erster Geschwindigkeitsregler 62 zweiter Geschwindigkeitsregler 63 erster Drehmomentregler 64 zweiter Drehmomentregler 70 Zeitraum, in dem das Ankleben und das Abschneiden stattfindet 71 Anstieg 72 Abfall 80 Rollenwechsler 81 Schwenkarm 82 vierter Motor 83 Drehpunkt 84 Gestell t Zeit F Zugkraft des Bahnmaterials xSoli,Tänzer Sollwert der Lage der Tänzerwalze (Mittellage) xist;Tänzer Istwert der Lage der Tänzerwalze vla,sync gewünschte Geschwindigkeit des Bahnmaterials MSoli,add additiver Drehmomentsollwert
Mreib Reib-Drehmoment der ersten Bahnmaterialrolle nist,i Drehzahl des ersten Motors nist,2 Drehzahl des zweiten Motors
Mistji Ist-Drehmoment des ersten Motors
Mist,2 Ist-Drehmoment des zweiten Motors
Msoii,i Soll-Drehmoment des ersten Motors MSoil,2 Soll-Drehmoment des zweiten Motors rist,i Außenradius der ersten Bahnmaterialrolle
Fist,2 Außenradius der zweiten Bahnmaterialrolle yi Stellgröße des ersten Drehmomentreglers y2 Stellgröße des zweiten Drehmomentreglers vsoii, add Stellgröße des Tänzerlagereglers vSoli Sollwert des ersten und des zweiten Geschwindigkeitsreglersvist i Istwert des ersten Geschwindigkeitsreglers vist,2 Istwert des zweiten Geschwindigkeitsreglers

Claims (16)

  1. Ansprüche 1. Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine (10) zur Bearbeitungeines Bahnmaterials (11), wobei die Bahnbearbeitungsmaschine (10) eine ersteund eine zweite Bahnmaterialrolle (20;30) umfasst, die jeweils von einem erstenbzw. einem zweiten Motor (21; 31) angetrieben werden, wobei eineAndruckwalze (40) vorgesehen ist, mit welcher das von der zweitenBahnmaterialrolle (30) ablaufende Bahnmaterial gegen die ersteBahnmaterialrolle (20) gedrückt werden kann, wobei eineAbschneidevorrichtung (42) zum Abschneiden des Bahnmaterials (11)vorgesehen ist, welche bezüglich dem Verlauf des Bahnmaterials (11) zwischender ersten und der zweiten Bahnmaterialrolle angeordnet ist, wobei wenigstenseine angetriebene Klemmstelle (12) für das Bahnmaterial vorgesehen ist, welchebezüglich dem Verlauf des Bahnmaterials (11) nach der ersten und der zweitenBahnmaterialrolle (20; 30) angeordnet ist, wobei dem ersten Motor (21) einerster Drehmomentregler (63) zugeordnet ist, dessen Istwert (Mistj) proportionalzum Drehmoment des ersten Motors (21) ist, wobei dem ersten Motor (21) einerster Geschwindigkeitsregler (61) zugeordnet ist, dessen Istwert (vistii)proportional zur Drehgeschwindigkeit des ersten Motors (21) ist, dadurch gekennzeichnet, dass, während die Andruckwalze (40) dasBahnmaterial (11) gegen die erste Bahnmaterialrolle (20) drückt, ein Sollwert(Msoiu) des ersten Drehmomentreglers (63) gebildet wird, indem einerStellgröße des ersten Geschwindigkeitsreglers (61) und ein additiverDrehmomentsollwert (Msoiudd) hinzuaddiert wird, wobei der Wert (73) desadditiven Drehmomentsollwerts (Ms0n, add) von Null verschieden ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der additive Drehmomentsollwert (Ms0u, add)gleich dem Produkt aus einem Außenradius (risU) der ersten Bahnmaterialrolle(20) und einer Soll- oder einer Ist-Zugkraft (F) des Bahnmaterials (11) ist, wobeigewünschtenfalls wenigstens ein weiterer Term hinzuaddiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Term das Drehmoment (Mreib)hinzuaddiert wird, welches zur Überwindung der an dem Bahnmaterial (11)zumindest mittelbar angreifenden Reibkräfte erforderlich ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der additive Drehmomentsollwert (MSoii, add)nach dem Ankleben und dem Abschneiden auf Null gesetzt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang des additivenDrehmomentsollwerts (Ms0n, add) von Null auf den von Null verschiedenen Wert(73) und umgekehrt stetig oder in mehreren Stufen erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der additive Drehmomentsollwert (Ms0ii,add)in einer kürzeren Zeit von Null auf den von Null verschiedenen Wert (73)ansteigt, als er von dem von Null verschiedenen Wert (73) auf Null abfallt.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehmomentregler (63) schnellerauf eine Regelabweichung reagiert als der erste Geschwindigkeitsregler (61).
  8. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Motor (31) ein zweiterDrehmomentregler (64) und ein zweiter Geschwindigkeitsregler (62) zugeordnetsind, wobei ein Istwert (M^) des zweiten Drehmomentreglers (64) proportionalzum Drehmoment des zweiten Motors (31) ist, wobei ein Istwert (v^) deszweiten Geschwindigkeitsreglers (62) proportional zur Drehgeschwindigkeit deszweiten Motors (31) ist, wobei eine Stellgröße des zweitenGeschwindigkeitsreglers (62) ein Sollwert des zweiten Drehmomentreglers (64)ist.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Istwert (vistji; v^) des ersten und/oderdes zweiten Geschwindigkeitsreglers (61; 62) ermittelt wird, indem die Drehzahldes zugeordneten Motors (n^j; n^) mit einem Außenradius (ristji; r^) derzugeordneten Bahnmaterialrolle (20; 30) multipliziert wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnmaterial (11) um eine Tänzerwalze(50) geführt ist, die verschiebbar gelagert ist, wobei mit einem Lagegeber (51)die Lage (xist,Tänzer) der Tänzerwalze (50) gemessen werden kann, wobei einTänzerlageregler (60) vorgesehen ist, dessen Istwert die Lage der Tänzerwalze(50) ist, wobei der Sollwert (vs0ii) des ersten und/oder des zweitenGeschwindigkeitsreglers (61; 62) ermittelt wird, indem einer gewünschtenGeschwindigkeit des Bahnmaterials (vLA,sync) eine Stellgröße desTänzerlagereglers (60) hinzuaddiert wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tänzerlageregler (60) aktiv ist, währenddie Andruckwalze (40) das Bahnmaterial (11) gegen die erste Bahnmaterialrolle(20) drückt.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugkraftregler vorgesehen ist, dessenIstwert proportional zu einer Zugkraft (F) des Bahnmaterials (11) unmittelbarnach der ersten bzw. der zweiten Bahnmaterialrolle (20; 30) ist, wobei eineStellgröße des Zugkraftreglers die Drehzahl des ersten und des zweiten Motors(21; 31) oder die Drehzahl einer die genannte Zugkraft beinflussendenKlemmstelle (12) ist.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Drehmomentregler (63) und/oder derzweite Drehmomentregler (64) und oder der erste Geschwindigkeitsregler (61)und/oder der zweite Geschwindigkeitsregler (62) und/oder der Tänzerlageregler(60) und/oder der Zugraftregler stetige ,lineare Regler, vorzugsweise PI-Reglersind.
  14. 14. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, jeden Schritt einesVerfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  15. 15. Elektronisches Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nachAnspruch 14 gespeichert ist.
  16. 16. Bahnbearbeitungsmaschine (10) zur Bearbeitung eines Bahnmaterials (11),wobei die Bahnbearbeitungsmaschine (10) eine erste und eine zweiteBahnmaterial rolle (20); 30) umfasst, die jeweils von einem erstem bzw. zweitenMotor (21; 31) angetrieben werden, wobei eine Andruckwalze (40) vorgesehenist, mit welcher das von der zweiten Bahnmaterialrolle (30) ablaufendeBahnmaterial gegen die erste Bahnmaterialrolle (20) gedrückt werden kann,wobei bezüglich dem Verlauf des Bahnmaterials (11) zwischen der ersten undder zweiten Bahnmaterialrolle (20;30) eine Abschneidevorrichtung (42) für dasBahnmaterial (11) angeordnet ist, wobei wenigstens eine angetriebeneKlemmstelle (12) für das Bahnmaterial (11) vorgesehen ist, wobei dem erstenMotor (21) ein erster Drehmomentregler (63) zugeordnet ist, dessen Istwert(Mist i) proportional zum Drehmoment des ersten Motors (21) ist, wobei demersten Motor (21) ein erster Geschwindigkeitsregler (61) zugeordnet ist, dessenIstwert (vistj) proportional zur Drehgeschwindigkeit des ersten Motors (21) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Motor (21; 31) aneine elektronische Steuervorrichtung (14) angeschlossen sind, welche dazueingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis13 durchzuführen, wobei die Steuervorrichtung (14) vorzugsweise ein Computerprogramm nach Anspruch 14 und/oder ein Speichermedium (15) nachAnspruch 15 umfasst.
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