DE102008000179A1

DE102008000179A1 - A method for winding a material web to a material web roll and winding device, in particular carrier roll winding device

Info

Publication number: DE102008000179A1
Application number: DE102008000179A
Authority: DE
Inventors: Alexander Klupp
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-06
Also published as: EP2085342A3; EP2085342A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Materialbahnrolle (5) in Form einer Wickelrolle, bei welchem die Materialbahnrolle (5) beim Aufwickeln gedreht wird, wobei der Schwingungszustand der Materialbahnrolle (5) wenigstens mittelbar überwacht wird und bei Abweichung von einem zulässigen Schwingungszustand Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, eine Schwingrichtung der Materialbahnrolle (5) wenigstens mittelbar charakterisierende Größe direkt oder indirekt erfasst wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung (1).The invention relates to a method for winding a material web to a web roll (5) in the form of a winding roll, wherein the web roll (5) is rotated during winding, wherein the vibration state of the web roll (5) is monitored at least indirectly and in deviation from a permissible Vibration state measures are initiated to influence the winding process. The inventive method is characterized in that at least one, a vibration direction of the web roll (5) at least indirectly characterizing size is detected directly or indirectly. The invention further relates to a winding device (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Materialbahnrolle, bei welchem die Materialbahnrolle beim Aufwickeln gedreht wird, wobei der Schwingungszustand der Materialbahnrolle wenigstens mittelbar überwacht wird und bei Abweichung von einem zulässigen Schwingungszustand Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Wickelvorrichtung, insbesondere eine Tragwalzenwickelvorrichtung.The The invention relates to a method for winding a material web to a material web roll, in which the web roll during Winding is rotated, wherein the vibration state of the web roll is at least indirectly monitored and in case of deviation from a permissible vibration state measures be initiated to influence the winding process. The invention further relates to a winding device, in particular a support roller winding device.

Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, zu Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Die Versand- oder Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass so genannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papier- oder Kartonmaschine oder nach der Satinage der Materialbahn erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden.webs need to be shipped before they can be dispatched. or finished rolls are wound up. The shipping or finishing rolls are generated by the so-called mother or spool rolls, at the exit of a paper or board machine or after calendering the web are generated, unwound, in the longitudinal direction cut and then wound each on winding tubes become.

Die Tambourrollen oder Mutterrollen kommen in der Regel aus einem Kalander. Kalander sind Walzmaschinen, die eine Verdichtung, eine Ebnung und Glättung des Papiers bewirken. Die Tambourrollen werden einer Abrolleinrichtung beispielsweise eines Rollenschneiders zugeführt. Dies kann beispielsweise über ein Magazin oder mittels eines Kranes erfolgen. Nachdem die Tambourrolle in die Abrolleinrichtung eingelegt wurde, wird die Tambourrolle mit der Aufwickelrolle beispielsweise mit Hilfe einer Splice-Vorrichtung verklebt. Die Aufwickelrollen ziehen dann das Papier von der Tambourrolle ab. Die Aufwickelrollen liegen entweder in einem Walzenbett („Tragwalzenwickler") oder werden über eine Stützwalze angetrieben („Stützwalzenwickler"). Die Geschwindigkeit, mit denen eine Materialbahn auf die Rolle aufgewickelt wird, liegt dabei im Bereich von weit über 2.000 m/min.The Tambourrollen or mother roles come usually from a calender. Calenders are rolling machines that have a compaction, a flatness and Smoothing the paper effect. The spools will be a unwinding, for example, a winder supplied. This can be done for example via a magazine or by means of of a crane. After the spool roll in the unwinding device has been inserted, the reel with the take-up reel, for example glued using a splice device. The take-up rolls then remove the paper from the spool roll. The take-up rolls lie either in a roller bed ("carrier roll winder") or driven by a back-up roll ("back-up roll winder"). The speed with which a web of material is wound onto the roll is, lies in the range of well over 2,000 m / min.

Wie allgemein bekannt, können beim Wickeln Schwingungen entstehen. Diese Schwingungen können unterschiedliche Ursachen haben. Beispielsweise ist bei einer Aufwickelvorrichtung zumindest ein Teil der Schwingung durch die zulaufende Materialbahn induziert. So können Schwankungen in der Dicke der Materialbahn beim Aufwickeln zu einer unrunden Materialbahnrolle führen und Schwingungen können sich in einem Resonanzbereich verstärken, und zwar soweit, dass die Materialbahnrolle aus der Wickelvorrichtung herausspringt. In der Druckschrift WO 92/094696 A1 hat man daher vorgeschlagen, bei Auftreten einer kritischen Schwingung die Drehzahl der Materialbahn durch Reduzierung der Zulaufgeschwindigkeit bei der Aufwickelrolle auf ein niedrigeres konstantes Niveau herabzusetzen. Damit wird das schwingungsfähige System in der Wickelvorrichtung geändert und die Anregungsfrequenz vermindert. Aus der Druckschrift DE 10 2005 035 619 A1 ist aber bekannt, dass diese Vorgehensweise den Nachteil hat, dass sich die Zeit, die zum Aufwickeln einer vorbestimmten Länge der Materialbahn notwendig ist, verlängert, da die Zulaufgeschwindigkeit auf ein niedrigeres konstantes Niveau gesetzt wird. Die Druckschrift DE 10 2005 035 619 A1 versucht dieses Problem bei Aufwickelvorrichtungen dadurch zu lösen, dass nach Vermindern der Drehzahl die Zulaufgeschwindigkeit der Materialbahn erhöht wird.As is well known, vibrations can occur during winding. These vibrations can have different causes. For example, at least one part of the oscillation is induced by the incoming material web in a take-up device. Thus, fluctuations in the thickness of the material web during winding can lead to a non-circular web roll and vibrations can be amplified in a resonance range, to the extent that the roll of web material jumps out of the winding device. In the publication WO 92/094696 A1 It has therefore been proposed to reduce the speed of the material web by reducing the feed rate at the take-up reel to a lower constant level when a critical vibration occurs. This changes the oscillatory system in the winding device and reduces the excitation frequency. From the publication DE 10 2005 035 619 A1 However, it is known that this approach has the disadvantage that the time required to wind a predetermined length of the material web is increased since the feed rate is set to a lower, constant level. The publication DE 10 2005 035 619 A1 tries to solve this problem in Aufwickelvorrichtungen in that after lowering the speed, the feed rate of the web is increased.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahnrolle derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und der Wickelvorgang nach Möglichkeit mit kurzer Wickeldauer bei hoher Wickelqualität unter konstanten Bedingungen erfolgt.Of the Invention is therefore the object of a method and a Further develop device for winding a roll of web material, that the disadvantages of the prior art are avoided and the winding process if possible with a short winding time at high winding quality under constant conditions.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 4 und 20 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The solution according to the invention is characterized by the features of independent claims 1, 4 and 20 characterized. Advantageous embodiments are in the subclaims played.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Materialbahnrolle, bei welchem die Materialbahnrolle beim Aufwickeln gedreht wird und der Schwingungszustand der entstehenden Materialbahnrolle überwacht wird, wobei bei Abweichung von einem zulässigen Schwingungszustand Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet werden, ist gemäß einer ersten Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, eine, die Schwingrichtung, vorzugsweise quer zur Längsachse der Materialbahnrolle wenigstens mittelbar charakterisierende Größe direkt oder indirekt erfasst wird.One Inventive method for winding a Material web to a web roll, wherein the web roll is rotated during winding and the vibration state of the resulting Web roll is monitored, with deviation from a permissible vibration state measures are initiated to influence the winding process, according to a first Characterized in that at least one, one, the direction of vibration, preferably transverse to the longitudinal axis the web roll at least indirectly characterizing size is recorded directly or indirectly.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht auf dieser Grundlage eine Fallunterscheidung zwischen unterschiedlichen Schwingformen, die unterschiedlich starke Schwingzustände ohne Beeinträchtigung oder Auswurf der Wickelrolle beinhalten können. Dadurch kann gezielt auf kritische Schwingungszustände in den Schwingrichtungen reagiert werden, die bereits bei geringen Werten zur Beeinträchtigung des Wickelergebnisses führen.The inventive solution allows this basis a case distinction between different ones Oscillation forms, the different degrees of vibration without interference or ejection of the winding roll include can. This makes it possible to target critical vibration states be reacted in the directions of vibration, which already at low Values lead to impairment of the winding result.

Die Materialbahnrolle wird in einer Wickelvorrichtung zumindest an zwei achsparallel angeordneten Tragwalzen abgestützt, wobei die Lage der Wickelvorrichtung durch ein Koordinatensystem beschreibbar ist, dessen X-Richtung in einer Horizontalebene betrachtet durch die Richtung der achsparallelen Anordnung der Längsachsen der Tragwalzen, die Y-Richtung durch den Verlauf der Längsachsen der Tragwalzen und die Z-Achse durch eine Senkrechte zur XY-Ebene charakterisiert ist. Dabei werden erfindungsgemäß zumindest eine, vorzugsweise mehrere den Schwingungszustand wenigstens mittelbar beschreibende Größen für eine Schwingrichtung der Materialbahnrolle direkt oder indirekt erfasst, die senkrecht zur Längsachse der Materialbahnrolle ausgerichtet ist und durch eine Richtungskomponente in X-Richtung beschreibbar ist, die größer als die Komponenten in Y- und/oder Z-Richtung ist. Dadurch wird sichergestellt, dass zumindest die kritischen Schwingsituationen, welche zum Auswurf der Materialbahnrolle führen, erfasst werden.The web roll is supported in a winding device at least two axially parallel support rollers, the position of the winding device can be described by a coordinate system whose X direction in a horizontal plane viewed by the direction of the axis-parallel arrangement of the longitudinal axes of the support rollers, the Y direction through the Course of the longitudinal axes of the support rollers and the Z-axis is characterized by a perpendicular to the XY plane. In this case, according to the invention at least one, preferably a plurality of the vibration state at least indirectly be writing variables for a direction of vibration of the roll of web material detected directly or indirectly, which is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the roll of web material and is described by a directional component in the X direction, which is greater than the components in the Y and / or Z direction. This ensures that at least the critical oscillation situations which lead to the ejection of the material web roll are detected.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung werden für die, diese Schwingungsrichtungen charakterisierenden Schwingformen zumindest ein zulässiger Grenzwert für zumindest eine den Schwingungszustand charakterisierende Größe vordefiniert, überwacht und bei Überschreitung Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet.According to one advantageous developments are for those characterizing these directions of vibration Oscillation forms at least one permissible limit value for at least one variable characterizing the state of vibration predefined, monitored and if exceeded Measures to influence the winding process initiated.

Der Begriff Schwingungszustand im Sinne der Erfindung beinhaltet alle von einer idealisierten Bewegung der einzelnen entstehenden Wickelrolle in der Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahnrolle in einem Wickelbett abweichenden Zustände. Die idealisierte Bewegung entspricht dabei bezogen auf einen Ausgangszustand der Lage einer Wickelhülse zum Aufwickeln der Materialbahn in einem Wickelbett der Vorrichtung zum Aufwickeln der Materialbahnrolle einer gleichmäßigen Verdrehbewegung um eine sich mit zunehmender Größe der Materialbahnrolle in Form der Wickelrolle ändernde oder durch Lageveränderung einer das Wickelbett bildenden Tragwalze konstanten Lage der Achse der Wickelhülse.Of the Term vibration state in the context of the invention includes all from an idealized movement of the individual winding roll in the apparatus for winding a web roll in one Changing bed different conditions. The idealized movement corresponds to a starting state of the situation a Winding sleeve for winding the material web in a winding bed the device for winding the web roll a uniform Twisting movement around one with increasing size the web roll in the form of the winding roll changing or by changing the position of a winding bed forming Carrier roller constant position of the axis of the winding tube.

Schwingungsform im Sinne der Erfindung bedeutet eine Unterscheidung beziehungsweise Klassifizierung der auftretenden Schwingungen an der einzelnen Materialbahnrolle, insbesondere Wickelrolle hinsichtlich ihrer Richtung bezogen auf ein in eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahnrolle und/oder die entstehende Wickelrolle gelegtes Koordinatensystem.waveform For the purposes of the invention, a distinction or classification means the vibrations occurring at the individual web roll, in particular winding roll with respect to their direction in a device for winding a web roll and / or the resulting winding roll laid coordinate system.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Materialbahnrolle bei welchem die Materialbahnrolle beim Aufwickeln in einer Wickelvorrichtung an zumindest zwei achsparallel angeordneten Tragwalzen abstützend gedreht wird, wobei der Schwingungszustand der Materialbahnrolle wenigstens mittelbar überwacht wird und bei Abweichung von einem zulässigen Schwingungszustand Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet werden, wobei die Lage der Wickelvorrichtung durch ein Koordinatensystem beschreibbar ist, dessen X-Richtung in einer Horizontalebene betrachtet durch die Richtung der achsparallelen Anordnung der Längsachsen der Tragwalzen, die Y-Richtung durch den Verlauf der Längsachsen der Tragwalzen und die Z-Achse durch eine Senkrechte zur XY-Ebene charakterisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, vorzugsweise mehrere einen Schwingungszustand wenigstens mittelbar beschreibende Größen für eine Schwingung in einer Schwingrichtung direkt oder indirekt erfasst werden, die in einem an die Wickelvorrichtung angelegten Koordinatensystem durch eine Komponente in X-Richtung charakterisiert ist, die größer als die Komponenten in Y- und/oder Z-Richtung ist.According to one Second embodiment is a method for winding a material web to a web roll in which the web roll when winding in a winding device on at least two paraxial arranged support rollers is rotated supporting, wherein the vibration state of the web roll at least indirectly monitored and in case of deviation from a permissible vibration condition Measures to influence the winding process initiated be, with the location of the winding device through a coordinate system is writable, whose X direction is considered in a horizontal plane by the direction of the axis-parallel arrangement of the longitudinal axes the support rollers, the Y direction by the course of the longitudinal axes the support rollers and the Z-axis by a perpendicular to the XY plane characterized in that at least one, preferably several a vibration state at least indirectly descriptive quantities for a vibration be detected directly or indirectly in a vibration direction, the in a coordinate system applied to the winding device a component is characterized in the X direction, the larger as the components in the Y and / or Z direction.

Die Erfinder haben erkannt, dass nicht jeder Schwingungszustand einen Eingriff in die Betriebsweise einer Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahnrolle rechtfertigt. der zu einer Verlängerung der Gesamtwickeldauer für eine aufzuwickelnde Materialbahnrolle führt, sondern dieser Eingriff gezielt in den tatsächlich kritischen Betriebszuständen beim Aufwickeln einer einzelnen Materialbahnrolle erfolgen sollte. Diese können anhand der auftretenden Schwingform der Schwingungen, insbesondere der Schwingrichtung unterschieden werden. Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass lediglich nur noch bei auftretenden Schwingungen in bestimmten Richtungen, insbesondere einer Richtung mit Richtungskomponente in X-Richtung und vordefinierter Größe Maßnahmen zur Beeinflussung der Betriebsweise der Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahnrolle eingeleitet werden, was die Anzahl der Gesamteingriffe in die Betriebsweise gegenüber konventionellen Lösungen und die damit verbundenen Nachteile erheblich reduziert. Ferner können die Maßnahmen abgestimmter auf den konkreten vom Idealfall abweichenden Betriebsfall eingeleitet werden.The Inventors have realized that not every vibration state has one Intervention in the operation of a device for winding a Web roll justifies. which leads to an extension of the Total cycle time for a web roll to be wound up leads, but this intervention targeted in the actual critical operating conditions when winding a single Roll web should take place. These can be based on the occurring vibration shape of the vibrations, in particular the vibration direction be differentiated. The solution according to the invention offers the advantage that only only with occurring vibrations in certain directions, in particular a direction with directional component in the X direction and predefined size measures for influencing the operation of the device for winding a web roll are initiated, what the number of total interventions in the mode of operation compared to conventional solutions and significantly reduces the associated disadvantages. Further The measures can be more concerted on the concrete from the ideal case deviating operation case are initiated.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung werden für eine Mehrzahl erfassbarer, durch unterschiedliche Schwingrichtungen der Materialbahnrolle charakterisierbare Schwingformen unterschiedliche zulässige Grenzwerte für die, den Schwingungszustand charakterisierende Größen vordefiniert, wobei bei Ermittlung von Schwingungen eine Zuordnung oder Klassifizierung erfolgt und nur bei einer Überschreitung dieser Grenzwerte für die jeweilige Schwingform Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet werden. Dadurch kann auf die bei unterschiedlichen Grenzwerten beeinträchtigend auf das Wickelergebnis wirkenden Schwingungszustände flexibel reagiert werden, da das System nicht starr an einen konkreten Grenzwert gebunden ist sondern eine sehr genaue Fallunterscheidung vornehmen kann.In a further advantageous development are for a plurality of detectable, by different directions of vibration the web roll characterizable vibration modes different permissible limits for the, the vibration state characterizing sizes predefined, wherein when determining vibrations, an assignment or classification takes place and only if these limits are exceeded for the respective oscillating mold measures for influencing the winding process are initiated. This can be at the different limits affecting the Winding result acting vibration states reacts flexibly because the system is not rigidly bound to a concrete limit but can make a very accurate case distinction.

Ermittelt wird zumindest eine, die Intensität der Schwingung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe. Vorzugsweise können zumindest eine oder mehrere der nachfolgend genannten Kenngrößen der Schwingungen bestimmt werden:

– Amplitude;
– Frequenz;
– Phasenlage bei Referenzmessung;
– Schwinggeschwindigkeit.

At least one quantity is determined, at least indirectly characterizing the intensity of the oscillation. Preferably, at least one or more of the following characteristics of the vibrations can be determined:

- amplitude;
- frequency;
- phase position at reference measurement;
- vibration velocity.

Die Schwingungen können direkt am erregten System oder aber dem anregenden System ermittelt werden.The Vibrations can be directly on the excited system or else the stimulating system.

Die den Schwingungszustand am anregenden oder erregten System charakterisierenden Größen können vorzugsweise direkt mittels Kameras oder Lasersensoren ermittelt werden. In diesem Fall entfällt eine aufwendige Ermittlung über funktionale Zusammenhänge und Modelle. Bei indirekter Ermittlung werden Größen erfasst, die in funktionalem Zusammenhang mit den Schwingungszustandsgrößen stehen. Dabei kann unter Umständen auf eine erheblich einfachere Sensorik zurückgegriffen werden, beispielsweise auf Schwingungssensoren Wegaufnehmer oder Drehzahlsensoren.The characterizing the state of vibration at the stimulating or excited system Sizes can preferably be directly by means Cameras or laser sensors are determined. In this case is omitted an elaborate investigation of functional relationships and models. For indirect determination, sizes which are functionally related to the vibration state quantities. It may be at a considerably simpler Sensors are used, for example, vibration sensors Position transducer or speed sensors.

Werden die den Schwingungszustand charakterisierenden Größen mittels geeigneter Sensorik direkt gemessen, kann dies beispielsweise durch die Messung der Bewegungsrichtung und/oder der Bewegungsgeschwindigkeit der Wickelrollen erfolgen. Zum Einsatz gelangen können dafür optische Messsysteme, wie beispielsweise Laserabstandssensoren oder Kameras.Become the variables characterizing the vibration state For example, this can be measured directly by means of suitable sensors by measuring the direction of movement and / or the speed of movement take the bobbins. Can be used for optical measuring systems, such as laser distance sensors or Cameras.

Aufgrund des zum Teil höheren Aufwandes finden jedoch vorzugsweise Verfahren zur indirekten Erfassung Verwendung. Dabei wird die Bewegung einzelner Maschinenkomponenten gemessen und über ein Modell auf den Schwingungszustand der Wickelrolle geschlossen. Die Modelle werden vorab errechnet oder erstellt und beschreiben die möglichen Eigenformen des Gesamtsystems aus Wickelvorrichtung und Wickelrolle. Dabei stellen sich in Abhängigkeit vom Gewicht und Durchmesser der Wickelrolle verschiedene Eigenformen und Eigenfrequenzen ein. Die Wickelrolle kann sich dabei entweder in Phase oder auch gegenphasig zu einer der beiden Tragwalzen bewegen. Die Schwingrichtung der Wickelrolle ist je nach Eigenform durch einen erhöhten Anteil in horizontaler oder vertikaler Richtung charakterisiert.by virtue of However, the sometimes higher cost find preferably Method for indirect detection use. This is the movement of individual Machine components measured and modeled on the Vibration state of the winding roll closed. The models will pre-computes or creates and describes the possible eigenmodes the entire system of winding device and winding roll. Ask depending on the weight and diameter of the winding roll different Eigenmodes and natural frequencies. The winding roll can thereby either in phase or in opposite phase to one of the two support rollers move. The swinging direction of the winding roll is depending on its own shape by an increased proportion in horizontal or vertical Characterized direction.

Bei der indirekten Erfassung finden vorzugsweise Sensoren zur Messung der Schwinggeschwindigkeit Verwendung. Diese werden an oder auf den Lagerstellen oder Traversen montiert. Denkbar ist auch der Einsatz anderer, aus dem Stand der Technik bekannter Sensoren zur Messung des Weges oder der Beschleunigung. Aus diesen indirekt ermittelten Größen wird dann unter Zuhilfenahme des/der Modelle und/oder Algorithmus der daraus resultierende Schwingungszustand errechnet.at the indirect detection are preferably sensors for measurement the vibration speed use. These will be on or on mounted on the bearings or trusses. The use is also conceivable other known from the prior art sensors for measurement the way or the acceleration. From these indirectly determined quantities is then using the model (s) and / or algorithm the resulting vibration state is calculated.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird zumindest eine den Schwingungszustand der beiden Tragwalzen wenigstens mittelbar charakterisierende Größe erfasst, wobei aus dieser der Schwingungszustand der Materialbahnrolle in Form der Wickelrolle ermittelt wird. Die Sensorik ist dazu einfach gestaltet und zu platzieren. Die Ermittlung des Schwingungszustandes der Materialbahnrolle kann nach einer der nachfolgend genannten Methoden oder eine Kombination dieser erfolgen:

– Berechnung über funktionale Beziehungen;
– Modell;
– Algorithmen;
– Analytische Betrachtungen.

According to a particularly advantageous embodiment, at least one of the vibration state of the two support rollers at least indirectly characterizing size is detected, from which the vibration state of the web roll is determined in the form of the winding roll. The sensor system is designed and placed in a simple way. The determination of the state of vibration of the material web roll can take place according to one of the following methods or a combination thereof:

- calculation via functional relationships;
- model;
- algorithms;
- Analytical considerations.

Bezüglich der vorgesehenen Maßnahmen bei Überschreitung der Grenzwerte bestehen – je nach Schwingform – unterschiedliche Möglichkeiten, wobei diese bei unterschiedlichen Schwingformen vorzugsweise auch erst bei unterschiedlichen Schwingungszustandskennwerten eingeleitet werden. Im einfachsten Fall erfolgt eine Änderung, insbesondere Verminderung der Bahngeschwindigkeit der Materialbahn, bis der vorbestimmte Grenzwert erreicht oder unterschritten wird.In terms of the measures envisaged for exceedance the limit values exist - depending on the vibration mode - different Possibilities, these preferably at different vibration modes also initiated only at different vibration state characteristics become. In the simplest case, a change takes place, in particular Reduction of the web speed of the web until the predetermined Limit value is reached or fallen below.

Vorrichtungsmäßig ist die Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Materialbahnrolle, wobei die Materialbahnrolle eine Längsachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einrichtung zum direkten oder indirekten Erfassen wenigstens von Schwingungen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse vorgesehen ist.the apparatus, is the winding device for winding a web on a web roll, wherein the web roll a longitudinal axis characterized in that at least one device for the direct or indirect detection of at least vibrations is provided substantially perpendicular to the longitudinal axis.

Die Einrichtung umfasst eine Sensoreinheit, die derart aufgebaut und ausgeführt ist, dass diese zur Aufnahme einer die Schwingrichtung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe geeignet ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung zur Erzielung einer hohen Funktionskonzentration ist diese ferner zur Aufnahme zumindest einer weiteren, die Schwingung wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe geeignet. Dadurch kann mittels eines Sensors ein Schwingungszustand ausreichend charakterisiert und beschrieben werden.The Device comprises a sensor unit, which is constructed and is designed that this to accommodate a the direction of vibration at least indirectly characterizing size suitable is. According to an advantageous development to achieve a high functional concentration this is further for receiving at least one further, the oscillation at least indirectly characterizing size suitable. As a result, a vibration state can be sufficient by means of a sensor characterized and described.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist die Sensoreinheit wenigstens zwei Sensoreinrichtungen auf, eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite Sensoreinrichtung, wobei die erste Sensoreinrichtung eine Schwingung in einer ersten Richtung aufnimmt und die zweite Sensoreinrichtung eine Schwingung in einer zweiten Richtung und die erste und zweite Richtung im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Vorzugsweise ist eine der Sensoreinrichtungen derart angeordnet und ausgeführt, dass diese Schwingungszustandsgrößen für Schwingungen aufnimmt, die durch eine Schwingrichtung charakterisiert sind, deren X-Komponente größer als in den anderen Richtungen ist.According to one advantageous embodiment, the sensor unit at least two sensor devices, a first sensor device and a second sensor device, wherein the first sensor device a Absorbs vibration in a first direction and the second sensor device a vibration in a second direction and the first and second Direction are essentially perpendicular to each other. Preferably one of the sensor devices is arranged and designed such that these vibration state variables for vibrations receives, which are characterized by a vibration direction, whose X component larger than in the other directions is.

Die erfindungsgemäße Lösung ist besonders für eine Wickelvorrichtung in Form einer Tragwalzenwickelvorrichtung geeignet. Diese umfasst zwei achsparallel angeordnete Tragwalzen, die unter Ausbildung von Wickelspalten die Materialbahnrolle abstützen, wobei wenigstens eine Einrichtung zum direkten oder indirekten Erfassen von Schwingungen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse an der Materialbahnrolle und/oder den Tragwalzen vorgesehen ist.The solution according to the invention is particularly suitable for a winding device in the form of a carrier rolls winding device suitable. This comprises two axially parallel support rollers which support the material web roll with the formation of winding nips, wherein at least one device for direct or indirect detection of vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis of the web roll and / or the support rollers is provided.

Zur Verarbeitung der aufgenommenen Schwingungswerte ist der Wickelvorrichtung des Weiteren eine Steuereinrichtung zugeordnet, die mit der Einrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung bei einem Signal der Einrichtung, das eine Schwingung oberhalb eines Grenzwertes anzeigt, den Antrieb der Materialbahnrolle derart regelt, dass eine Bahngeschwindigkeit reduziert wird, bis die Schwingung unterhalb des Grenzwertes liegt.to Processing of the recorded vibration values is the winding device further associated with a controller associated with the device is connected, wherein the control device at a signal of Device indicating a vibration above a limit, the Drive the web roll so controls that a web speed is reduced until the vibration is below the limit.

Die Einrichtung kann ferner eine oder mehrere der nachfolgenden Einrichtungen umfassen:

– Wegaufnehmer;
– Kraftaufnehmer,
– Drucksensoren;
– Einrichtungen zur Messung von Rundhalsabweichungen,
– Schallmesseinrichtungen;
– optische Messeinrichtungen.

The device may further comprise one or more of the following devices:

- Transducers;
- Force transducer,
- pressure sensors;
- equipment for measuring round neck deviations,
- sound measuring equipment;
- optical measuring equipment.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is hereinafter explained with reference to figures. In detail this is the following shown:

1a und 1b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren und mögliche Ausführungen erfindungsgemäß gestalteter Wickelvorrichtungen in einer Ansicht von Rechts; 1a and 1b illustrate in a schematic simplified representation of the method according to the invention and possible embodiments inventively designed winding devices in a view from the right;

2a und 2b verdeutlichen beispielhaft anhand von Signalflussbildern den Ablauf erfindungsgemäßer Verfahren; und 2a and 2 B exemplify the sequence of inventive method using signal flow images; and

3 bis 3c verdeutlichen mögliche Anordnungen und Ausführungen von Einrichtungen zur Erfassung von Schwingungszuständen. 3 to 3c illustrate possible arrangements and embodiments of means for detecting vibration states.

Die 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer Wickelvorrichtung 1 zum Aufwickeln von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen F in Form von Papier- oder Kartonbahnen. Die Wickelvorrichtung 1 ist als Tragwalzenwickelvorrichtung 2 ausgebildet, umfassend eine erste Tragwalze 2.1 und eine zweite Tragwalze 2.2, die achsparallel angeordnet und drehbar gelagert sind, sowie miteinander ein Wickelbett 3 zur Aufnahme einer Wickelhülse 4 beziehungsweise der durch das Aufwickeln der Faserstoffbahn F aus dieser entstehenden aufgewickelten Materialbahnrolle, die auch als Wickelrolle 5 bezeichnet wird, bilden. Das Wickelbett 3 wird von dem theoretisch möglichen Auflagebereich der die entstehende Materialbahnrolle bildenden Wickelrolle 5 am Außenumfang der Tragwalzen 2.1 und 2.2 gebildet. Die Wickelrolle 5 entsteht dabei durch das Aufwickeln der Faserstoffbahn F um die Wickelhülse 4, wobei die Faserstoffbahn F um die erste Tragwalze 2.1 geführt wird. Die einzelnen Tragwalzen 2.1 und 2.2 sind dabei in einer hier nicht dargestellten Stuhlung 14 drehbar gelagert und über einen hier nur schematisiert vereinfacht dargestellten Antrieb 6 beziehungsweise 7 jeweils separat antreibbar Diese bilden mit der Wickelrolle 5 jeweils einen Wickelspalt S1 und S2. Im dargestellten Fall erfolgt die achsparallele Anordnung der beiden Tragwalzen 2.1 und 2.2 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene. Die Tragwalzen 2.1 und 2.2 sind hier beispielhaft durch die gleichen Durchmesser D2.1 und D2.2 charakterisiert. Denkbar sind jedoch auch hier nicht dargestellte Ausführungen mit Tragwalzen 2.1 und 2.2 mit unterschiedlichem Durchmesser und Anordnung der Längsachsen L2.1 und L2.2, die mit den Rotationsachsen der Tragwalzen 2.1 und 2.2, die mit R2.1 und R2.2 bezeichnet sind, zusammenfallen, mit Versatz in vertikaler Richtung zueinander. Zur Richtungsbestimmung ist in 1a der Wickelvorrichtung 1 ein Koordinatensystem zugeordnet, wobei die X-Richtung die Längsrichtung der Wickelvorrichtung 1, welche auch als Maschinenrichtung MD bezeichnet wird, beschreibt, während die Y-Richtung die Breitenrichtung, d. h. die Richtung quer zur Maschinenrichtung MD verdeutlicht.The 1a illustrates in a simplified schematic representation of the basic structure of a winding device 1 for winding material webs, in particular fibrous webs F in the form of paper or board webs. The winding device 1 is as a carrier roll winding device 2 formed, comprising a first support roller 2.1 and a second carrier roll 2.2 , which are arranged axially parallel and rotatably mounted, and with each other a winding bed 3 for receiving a winding tube 4 or by the winding of the fibrous web F from this resulting wound web roll, which also serves as a wound roll 5 is called form. The winding bed 3 is of the theoretically possible contact area of the resulting web roll forming winding roll 5 on the outer circumference of the support rollers 2.1 and 2.2 educated. The winding roll 5 arises from the winding of the fibrous web F to the winding tube 4 , wherein the fibrous web F to the first support roller 2.1 to be led. The individual support rollers 2.1 and 2.2 are doing in a stance, not shown here 14 rotatably mounted and about a drive shown here only schematically simplified 6 respectively 7 each separately driven These form with the winding roll 5 in each case a winding gap S1 and S2. In the illustrated case, the axis-parallel arrangement of the two support rollers takes place 2.1 and 2.2 in a common horizontal plane. The carrier rolls 2.1 and 2.2 are exemplified here by the same diameter D2.1 and D2.2. Conceivable, however, are not shown here versions with support rollers 2.1 and 2.2 with different diameter and arrangement of the longitudinal axes L2.1 and L2.2, with the axes of rotation of the support rollers 2.1 and 2.2 , which are denoted by R2.1 and R2.2 coincide, with offset in the vertical direction to each other. For direction determination is in 1a the winding device 1 associated with a coordinate system, wherein the X direction of the longitudinal direction of the winding device 1 , which is also referred to as machine direction MD, describes while the Y direction illustrates the width direction, ie the direction transverse to the machine direction MD.

Dargestellt ist hier die Ansicht von der Triebseite TS der Wickelvorrichtung 1. An dieser sind vorzugsweise alle Antriebseinheiten 6, 7 angeordnet. Die andere, hier nicht dargestellte und gegenüberliegende Seite wird als Führerseite FS bezeichnet. Den beiden Antrieben 6 und 7 ist eine Steuereinrichtung 8 zugeordnet, die der Steuerung dieser mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit am Außenumfang der jeweiligen Tragwalze 2.1 und 2.2 und bei dieser Ausführung mit gleicher Drehzahl dient. Zur Vermeidung und Vorbeugung unerwünschter Betriebszustände, die zu einem Auswurf der aufgewickelten Wickelrolle 5 aus dem Wickelbett 3 führen, ist erfindungsgemäß zumindest eine Einrichtung 9 zur Erfassung einer, einen Schwingungszustand der Wickelrolle 5 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe vorgesehen, wobei es sich bei dieser Größe zumindest um die Schwingrichtung handelt. Diese Einrichtung 9 umfasst dazu zumindest eine Einrichtung 10 zur wenigstens direkten oder indirekten Erfassung von Schwingungen senkrecht zur Längsachse L5 der Wickelrolle 5, insbesondere mit einer Komponente in X-Richtung oder wird von dieser direkt gebildet, um Schwingformen für Bewegungen in dieser Richtung ermitteln zu können. Vorzugsweise werden zumindest die Schwingformen erkannt und erfasst, die eine Bewegung der Wickelrolle 5 quer zum Wickelspalt S1, S2 beschreiben und damit einen möglichen Austrag aus dem Wickelbett 3 detektieren. Dabei werden vor allem Schwingungen erfasst, die durch eine Richtung charakterisiert sind, die im Koordinatensystem betrachtet durch eine X-Komponente beschreibbar sind, die größer als die Komponenten in Y- oder Z-Richtung ist.Shown here is the view of the drive side TS of the winding device 1 , At this are preferably all drive units 6 . 7 arranged. The other, not shown here and opposite side is referred to as leader page FS. The two drives 6 and 7 is a control device 8th associated with the control of this at the same peripheral speed on the outer circumference of the respective support roller 2.1 and 2.2 and in this embodiment with the same speed is used. To avoid and prevent unwanted operating conditions that lead to an ejection of the wound-up winding roll 5 from the winding bed 3 lead, at least one device according to the invention 9 for detecting a, a vibration state of the winding roll 5 provided at least indirectly characterizing size, which is at least the swing direction in this size. This device 9 includes at least one device 10 for at least direct or indirect detection of vibrations perpendicular to the longitudinal axis L5 of the winding roll 5 , in particular with a component in the X direction, or is formed directly by the latter, in order to be able to determine oscillation shapes for movements in this direction. Preferably, at least the vibration modes are detected and detected, which is a movement of the winding roll 5 describe transversely to the winding nip S1, S2 and thus a possible off Trag from the winding bed 3 detect. Above all, vibrations are detected which are characterized by a direction which, in the coordinate system, can be described by an X component which is larger than the components in the Y or Z direction.

Dabei kann primär das System aus den Tragwalzen 2.1 und 2.2 als anregendes System angesehen werden, während die Wickelrolle 5 als erregtes System bezeichnet wird. Jedoch können auch Schwingungen durch die Materialbahn beim Aufwickeln induziert werden, beispielsweise durch sich verändernde Dicken der aufzuwickelnden Faserstoffbahn, wodurch von Seiten der Wickelrolle 5 die Tragwalzen 2.1, 2.2 angeregt werden können.It can primarily the system of the support rollers 2.1 and 2.2 as an exciting system, while the winding roll 5 is called an excited system. However, vibrations can also be induced by the material web during winding, for example, by changing thicknesses of the wound fibrous web, whereby from the side of the winding roll 5 the carrier rolls 2.1 . 2.2 can be stimulated.

Hinsichtlich der Erfassung von Schwingungen, insbesondere Schwingungszuständen bestehen dabei in einer derartigen Wickelanordnung aus Wickelvorrichtung 1 und Wickelrolle 5 eine Mehrzahl von Möglichkeiten, die allein oder in Kombination miteinander zum Einsatz gelangen können.With regard to the detection of vibrations, in particular vibration states, there are winding devices in such a winding arrangement 1 and winding roll 5 a variety of possibilities that can be used alone or in combination with each other.

Im Einzelnen bestehen hinsichtlich der Erfassung von Schwingungen der Wickelrolle 5 senkrecht zur Längsachse L5 der Wickelrolle 5 eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Erfindungsgemäß werden zumindest für Schwingungen quer, d. h. senkrecht zur Längsrichtung L5, vorzugsweise mit zumindest einer Richtungskomponente in X-Richtung, ganz besonders bevorzugt in X-Richtung diese wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen ermittelt, wobei eine Überprüfung auf Überschreitung eines vordefinierten Grenzwertes erfolgt und bei Feststellung eines Überschreitens des Grenzwertes Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges, in der Regel eine Reduzierung der Geschwindigkeit der Wickelvorrichtung 1 eingeleitet werden. Dies kann über die ohnehin zur Ansteuerung der Antriebe 6, 7, insbesondere der diesen zugeordneten Stelleinrichtungen vorgesehene Steuervorrichtung 8 erfolgen. Denkbar ist jedoch auch eine separate eigenständige Steuerung.Specifically, there are the detection of vibrations of the winding roll 5 perpendicular to the longitudinal axis L5 of the winding roll 5 a multitude of possibilities. According to the invention, at least for vibrations transversely, ie perpendicular to the longitudinal direction L5, preferably with at least one directional component in the X direction, most preferably in the X direction, these at least indirectly characterizing quantities determined, with a check for exceeding a predefined limit value and upon detection of a Exceeding the limit measures to influence the winding process, usually reducing the speed of the winding device 1 be initiated. This can be done anyway to control the drives 6 . 7 , in particular the control device provided for these associated adjusting devices 8th respectively. It is also conceivable, however, a separate independent control.

Die Einrichtung 9 umfasst in der in 1a dargestellten Ausführung jeweils zumindest eine Sensoreinheit 11.1, 11.2 an den einzelnen Tragwalzen 2.1, 2.2 und 12 an der Wickelrolle 5. Diese ist derart angeordnet und ausgebildet, dass diese zumindest Schwingungen quer zu den Längsachsen L2.1, L2.2, L5 der einzelnen Tragwalzen 2.1, 2.2 und Wickelrolle 5 erfasst. Je nach Ausführung der Sensoreinheiten 11.1, 11.2 kann die Erfassung direkt oder indirekt erfolgen. Es werden Istwerte der die Schwingungen wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen, d. h. die Schwingung direkt beschreibende Größen, wie Frequenz, Amplitude, Schwinggeschwindigkeit, Phasenlage oder aber diese zumindest über funktionale Zusammenhänge beschreibbare Größen erfasst und dann einer Auswertung unterzogen werden.The device 9 includes in the 1a illustrated embodiment in each case at least one sensor unit 11.1 . 11.2 at the individual support rollers 2.1 . 2.2 and 12 on the winding roll 5 , This is arranged and designed such that it at least oscillates transversely to the longitudinal axes L2.1, L2.2, L5 of the individual support rollers 2.1 . 2.2 and winding roll 5 detected. Depending on the version of the sensor units 11.1 . 11.2 the registration can be done directly or indirectly. Actual values of the variables which at least indirectly characterize the oscillations, ie variables directly describing the oscillation, such as frequency, amplitude, oscillation speed, phase position or else these variables that can be described at least via functional relationships, are then subjected to an evaluation.

Die Erfassung sowohl am anregenden als auch erregten System bietet den Vorteil einer sehr genauen Bestimmung mit der Möglichkeit von Plausibilitätskontrollen.The Capturing both the stimulating and excited system offers the Advantage of a very accurate determination with the possibility of plausibility checks.

Die 1b verdeutlicht beispielhaft eine Ausführung einer Wickelvorrichtung 1 gemäß 1a mit einer besonders vorteilhaften Möglichkeit der Anordnung der Einrichtung 9. Diese umfasst im dargestellten Fall zwei Sensoreinheiten 11.1, 11.2, die den Tragwalzen 2.1, 2.2 zugeordnet sind und vorzugsweise jeweils zumindest zwei in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Sensoren 11.11, 11.12, 11.21, 11.22 umfassen. Diese sind an den Achsen L2.1, L2.2 der Tragwalzen 2.1, 2.2 angeordnet, welche über Lagereinrichtungen 13.1, 13.2 an der Stuhlung 14 gelagert sind. Ferner ist eine Belastungswalze 15 vorgesehen. Auch an dieser kann optional oder zusätzlich die Einrichtung 9, insbesondere Bestandteile dieser in Form von Sensoren angeordnet werden.The 1b exemplifies an embodiment of a winding device 1 according to 1a with a particularly advantageous possibility of arranging the device 9 , In the case illustrated, this comprises two sensor units 11.1 . 11.2 that the carrying rollers 2.1 . 2.2 are assigned and preferably in each case at least two at an angle of 90 ° to each other arranged sensors 11:11 . 11:12 . 11:21 . 11:22 include. These are on the axes L2.1, L2.2 of the support rollers 2.1 . 2.2 arranged, which over storage facilities 13.1 . 13.2 at the stasis 14 are stored. Further, a loading roller 15 intended. Also on this may optionally or additionally the device 9 , In particular, components of these are arranged in the form of sensors.

Aus den ermittelten Istwerten der die Schwingung wenigstens mittelbar beschreibende Größen kann unter Berücksichtigung weiterer Parameter über Modelle, funktionale Zusammenhänge oder analytische Verfahren der Schwingungszustand der Wickelrolle 5 ermittelt werden.From the determined actual values of the variables describing the oscillation at least indirectly, taking into account further parameters via models, functional relationships or analytical methods, the oscillation state of the wound roll 5 be determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Wickelvorrichtung 1 ist, wie in 2a anhand eines Signalflussbildes verdeutlicht, erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, dass in einem ersten Verfahrensschritt A1 der Schwingungszustand der Wickelrolle 5, insbesondere im Hinblick auf das Vorliegen von Schwingungen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L5, insbesondere für Schwingungen in X-Richtung wenigstens mittelbar überwacht wird. Für diesen Schwingungszustand im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L5, vorzugsweise in X-Richtung beziehungsweise mit einer Komponente in X-Richtung, die größer als in den anderen Richtungen ist, sind zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl von Grenzwerten für die den Schwingungszustand wenigstens mittelbar beschreibenden Größen definiert. Dabei erfolgt ein Vergleich der aktuell ermittelten Ist-Größen X_abist mit dem jeweils für diese Größen vordefinierten Grenzwert G_a. Der Index a steht dabei für die Art der Ist-Größe, beispielsweise die Frequenz, Amplitude etc. Der Index b steht für den jeweils erfassten Messwert mit b = 1 mit n, wobei n unendlich sein kann. Eine Auswertung beinhaltet einen Vergleich zwischen Istwert und dem jeweiligen Grenzwert, der in einem Verfahrensschritt A2 erfolgt. Bei Überschreitung des Grenzwertes G_a werden Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges eingeleitet, in der Regel durch Ausbildung beziehungsweise Bestimmung von Stellgrößen Y für die jeweiligen Stelleinrichtungen zur Beeinflussung der Wickelgeschwindigkeit, insbesondere Stelleinrichtungen zur Steuerung der Antriebe 6 und 7.The inventive method for operating a winding device 1 is how in 2a illustrated by a signal flow diagram according to the invention characterized in that in a first method step A1, the vibration state of the winding roll 5 , in particular with regard to the presence of vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis L5, in particular for vibrations in the X direction is monitored at least indirectly. For this vibration state essentially perpendicular to the longitudinal axis L5, preferably in the X direction or with a component in the X direction, which is greater than in the other directions, at least one, preferably a plurality of limit values for the quantities at least indirectly descriptive of the vibration state Are defined. In this case, a comparison is made of the currently determined actual variables X _abist with the respective predefined limit value G _a for these variables. The index a stands for the type of the actual variable, for example the frequency, amplitude, etc. The index b stands for the respectively measured value with b = 1 with n, where n can be infinite. An evaluation includes a comparison between the actual value and the respective limit value, which takes place in a method step A2. When exceeding the limit G _a measures to influence the winding process are initiated, usually by education bezie The determination of manipulated variables Y for the respective actuating devices for influencing the winding speed, in particular actuating devices for controlling the drives 6 and 7 ,

Die in der 2a dargestellte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht dabei die Minimalvariante, das heißt, es werden hier nur die tatsächlichen in einer Richtung senkrecht zur Längsachse L5, insbesondere in X-Richtung auftretenden Schwingungen ermittelt. Da in der Regel jedoch eine Vielzahl von Schwingungszuständen an einer derartigen aufzuwickelnden Wickelrolle 5 auftreten können, werden gemäß 2b zumindest eine, vorzugsweise jedoch mehrere den Schwingungszustand der Wickelrolle 5 wenigstens mittelbar charakterisierende Größen ermittelt. Dies erfolgt jeweils im Verfahrensschritt A1. Dabei wird in einem weiteren Verfahrensschritt A1.1 eine Unterscheidung bezüglich der Schwingformen vorgenommen. Die Schwingform gemäß der Erfindung bestimmt dabei die Schwingungen beziehungsweise Anteile von überlagerten Schwingungen, die durch eine gemeinsame Schwingrichtung charakterisiert sind, wobei gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung hier lediglich die Schwingrichtungen unterschieden werden, die eine Bewegung der Wickelrolle quer zum Wickelbett charakterisieren. Anhand der einzelnen Schwingformen kann für jede dieser einer oder mehrere Grenzwerte für die den Schwingungszustand in dieser Richtung zumindest mittelbar charakterisierenden Größen in der Steuervorrichtung 8 hinterlegt und somit jeder Schwingform ihre eigenen Grenzwerte zugeordnet werden. Dies passiert im Verfahrensschritt A1.2.The in the 2a illustrated embodiment of the method according to the invention illustrates the minimal variant, that is, it will be determined here only the actual vibrations occurring in a direction perpendicular to the longitudinal axis L5, in particular in the X direction. As a rule, however, a variety of vibration states on such a winding roll to be wound up 5 can occur according to 2 B at least one, but preferably a plurality of the vibration state of the winding roll 5 determined at least indirectly characterizing sizes. This takes place in process step A1. In this case, in a further method step A1.1, a distinction is made with respect to the vibration modes. In this case, the oscillating mold according to the invention determines the oscillations or portions of superimposed oscillations which are characterized by a common oscillating direction, wherein according to a particularly advantageous embodiment only the oscillating directions are distinguished, which characterize a movement of the winding roll transversely to the winding bed. On the basis of the individual oscillating shapes, one or more limit values for the variables in the control device which at least indirectly characterize the oscillation state in this direction can be determined for each of these 8th deposited and thus each vibration shape their own limits are assigned. This happens in method step A1.2.

Im Verfahrensschritt A2 erfolgt dann der Vergleich der aktuell ermittelten Ist-Werte mit dem jeweiligen Grenzwert, beispielsweise G_a mit X_abist, wobei auch hier Maßnahmen zur Beeinflussung des Wickelvorganges bei Auftreten einer entsprechenden Überschreitung im Verfahrensschritt A3 eingeleitet werden. Dabei können für einzelne Schwingformen unterschiedliche Grenzwerte, die sich voneinander unterscheiden, vorgegeben werden. In Abhängigkeit der Abweichung der Ist-Werte von diesen Grenzwerten erfolgt dann eine Ansteuerung der Antriebe 6, 7. Um den Schwingungszustand zu ermitteln, sind eine Vielzahl von Anordnungen und Ausführungen der Einrichtung zur Erfassung der einen Schwingungszustand einer Wickelrolle 9 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen denkbar.In method step A2, the currently determined actual values are then compared with the respective limit value, for example G _a with X _abist , in which case measures for influencing the winding process are also initiated when a corresponding excess occurs in method step A3. Different limit values, which differ from each other, can be specified for individual vibration modes. Depending on the deviation of the actual values from these limits, the drives are then activated 6 . 7 , In order to detect the vibration state, a variety of arrangements and embodiments of the means for detecting the one vibration state of a winding roll 9 conceivable at least indirectly characterizing sizes.

Gemäß einer ersten Ausführung in 3a kann die Einrichtung 9 lediglich dem erregten System, hier der Wickelrolle 5 zugeordnet werden. Die Einrichtung 9 umfasst eine Sensoreinheit 12, die hier zumindest zwei um 90° zueinander versetzt angeordnete Sensoren umfasst. Die Schwingungszustandskennwerte werden direkt an der Wickelrolle frei vom Einfluss weiterer Randbedingungen ermittelt.According to a first embodiment in 3a can the decor 9 only the excited system, here the winding roll 5 be assigned. The device 9 includes a sensor unit 12 , which here comprises at least two sensors offset by 90 ° to each other. The vibration condition parameters are determined directly on the winding roll free from the influence of other boundary conditions.

Gemäß 3b ist die Einrichtung 9 dem Erregersystem, insbesondere Tragwalzen 2.1, 2.2 in Analogie zu 1b zugeordnet. Die Wickelrolle 5, die dem erregten System entspricht, weist in diesem Fall beispielhaft keine entsprechende Sensorik auf. Die Schwingungen beziehungsweise Schwingungszustände an dieser werden über Modelle mathematisch oder näherungsweise ermittelt. Es besteht dabei ein funktionaler Zusammenhang zwischen den Schwingungen beziehungsweise Schwingungszuständen am anregenden System mit denen des erregten Systems, wobei dieser funktionale Zusammenhang genutzt wird.According to 3b is the device 9 the excitation system, in particular support rollers 2.1 . 2.2 In analogy to 1b assigned. The winding roll 5 , which corresponds to the excited system, in this case, for example, no corresponding sensors. The vibrations or vibration states at this are determined mathematically or approximately by means of models. There is a functional relationship between the vibrations or vibration states at the stimulating system with those of the excited system, this functional relationship is used.

Gemäß 3c können Einrichtungen 9 und 10 sowohl dem Erregersystem, d. h. den Tragwalzen 2.1, 2.2 als auch der Wickelrolle 5 zugeordnet werden. In diesem Fall ist eine sehr eindeutige Bestimmung der Schwingungszustände möglich.According to 3c can facilities 9 and 10 both the excitation system, ie the support rollers 2.1 . 2.2 as well as the winding roll 5 be assigned. In this case, a very clear determination of the vibration states is possible.

Insbesondere können auch Plausibilitätsüberprüfungen mit in die Betrachtungen einbezogen werden.Especially can also provide plausibility checks to be included in the considerations.

Die Anordnung der Einrichtungen 10 beziehungsweise 9 an dem Erregersystem erfolgt vorzugsweise an den Achsen der Tragwalzen 2.1 und 2.2, insbesondere den Längsachsen L2.1 und L2.2. Die Einrichtung 9 umfasst dazu zumindest eine Sensoreinrichtung beziehungsweise wird von dieser gebildet. Die Sensoreinrichtung kann dabei unterschiedlich konzipiert sein und unterschiedliche physikalische Größen ermitteln, beispielsweise eine Beschleunigung und/oder eine Bewegung. Dabei sind auch kombinierte Sensoreinrichtungen möglich. Vorzugsweise werden Ausführungen mit einer Minimalanzahl von Sensoren gewählt.The arrangement of the facilities 10 respectively 9 on the excitation system is preferably carried out on the axes of the support rollers 2.1 and 2.2 , in particular the longitudinal axes L2.1 and L2.2. The device 9 comprises at least one sensor device or is formed by this. The sensor device can be designed differently and determine different physical quantities, for example an acceleration and / or a movement. In this case, combined sensor devices are possible. Preferably, embodiments with a minimum number of sensors are selected.

11: Wickelvorrichtungwinder
22: TragwalzenwickelvorrichtungTwo-drum winder
2.12.1: Erste TragwalzeFirst king roll
2.22.2: Zweite TragwalzeSecond king roll
33: Wickelbettwinding bed
44: Wickelhülsemandrel
55: Wickelrollereel
66: Antriebdrive
77: Antriebdrive
88th: Steuereinrichtungcontrol device
99: Einrichtung zur Erfassung des SchwingungszustandsFacility for detecting the vibration condition
1010: Einrichtung zur wenigstens direkten oder indirekten Erfassung von SchwingungenFacility for at least direct or indirect detection of vibrations
11.111.1: Sensoreinheitsensor unit
11.1111:11: Sensoreinheitsensor unit
11.1211:12: Sensoreinheitsensor unit
11.211.2: Sensoreinheitsensor unit
11.2111:21: Sensoreinheitsensor unit
11.2211:22: Sensoreinheitsensor unit
1212: Sensoreinheitsensor unit
13.113.1: LagereinrichtungStorage facility
13.213.2: LagereinrichtungStorage facility
1414: Stuhlungframing
1515: Belastungswalzeloading roll
A1A1: Verfahrensschrittstep
A1.1A1.1: Verfahrensschrittstep
A1.2A1.2: Verfahrensschrittstep
A2A2: Verfahrensschrittstep
aa: Indexindex
D2.1D2.1: Durchmesserdiameter
D2.2D2.2: Durchmesserdiameter
FF: FaserstoffbahnFibrous web
FSFS: Führerseitetender side
G_a G _a: Grenzwertlimit
L2.1L2.1: Längsachselongitudinal axis
L2.2L2.2: Längsachselongitudinal axis
L5L5: Längsachselongitudinal axis
MDMD: Maschinenrichtungmachine direction
R2.1R2.1: Rotationsachseaxis of rotation
R2.2R2.2: Rotationsachseaxis of rotation
S1S1: Wickelspaltwinding gap
S2S2: Wickelspaltwinding gap
TSTS: Triebseitedrive side
X_abist X _abist: Ist-GrößeActual Size
YY: Stellgrößemanipulated variable

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 92/094696 A1 [0004]
DE 102005035619 A1 [0004, 0004]

Claims

Method for winding a material web into a web roll ( 5 ) in the form of a winding roll, wherein the web roll ( 5 ) is rotated during winding, wherein the vibration state of the web roll ( 5 ) is at least indirectly monitored and are initiated in deviation from an allowable vibration state measures for influencing the winding process, characterized in that at least one, a direction of vibration of the web roll ( 5 ) at least indirectly characterizing variable is detected directly or indirectly.

Method according to Claim 1, in which the material web roll ( 5 ) in a winding device ( 1 ) at least at two axially parallel support rollers ( 2.1 . 2.2 ), wherein the position of the winding device ( 1 ) can be described by a coordinate system, the X-direction in a horizontal plane viewed through the direction of the axis-parallel arrangement of the longitudinal axes of the support rollers ( 2.1 . 2.2 ), the Y-direction through the course of the longitudinal axes ( 2.1 . 2.2 ) of the support rollers ( 2.1 . 2.2 ) and the Z axis is characterized by a perpendicular to the XY plane, characterized in that one, preferably a plurality of the vibration state at least indirectly descriptive variables for at least one direction of vibration of the web roll ( 5 ) are detected directly or indirectly, perpendicular to the longitudinal axis (L5) of the web roll ( 5 ) and is writable by a direction component in the X-direction that is larger than the components in the Y and / or Z-direction.

A method according to claim 2, characterized in that for the in the oscillating direction perpendicular to the longitudinal axis (L5) of the web roll ( 5 ) and can be described by a directional component in the X-direction which is greater than the components in the Y and / or Z-direction, the occurring oscillatory shape is a permissible limit value (G _a ) for at least one variable characterizing the oscillation state (X _abist ) is predefined and measures are initiated to influence the winding process when exceeded.

Method for winding a material web into a web roll ( 5 ), in which the web roll ( 5 ) when winding in a winding device ( 1 ) at least two axially parallel support rollers ( 2.1 . 2.2 ) is rotated supporting, wherein the vibration state of the web roll ( 5 ) is at least indirectly monitored and are initiated in deviation from an allowable vibration state measures to influence the winding process, the position of the winding device ( 1 ) can be described by a coordinate system, the X-direction in a horizontal plane viewed through the direction of the axis-parallel arrangement of the longitudinal axes of the support rollers ( 2.1 . 2.2 ), the Y-direction through the course of the longitudinal axes of the support rollers ( 2.1 . 2.2 ) and the Z-axis is characterized by a perpendicular to the XY-plane, characterized in that at least one, preferably a plurality of oscillation state at least indirectly descriptive variables for a vibration in a vibration direction are detected directly or indirectly, in the on the winding device ( 1 ) is characterized by a component in the X direction which is larger than the components in the Y and / or Z direction.

A method according to claim 4, characterized in that for the by a vibration direction perpendicular to the longitudinal axis (L5) of the web roll ( 5 ) characterized vibration form an allowable limit (G _a ) for at least one characterizing the vibration state variable (X _abist ) is predefined and when exceeded measures are initiated to influence the winding process.

Method according to claim 5 in a winding device ( 1 ), in which the web roll ( 5 ) on two axially parallel support rollers ( 2.1 . 2.2 ) is supported with the formation of winding nips (S1, S2), characterized in that for at least one permissible limit value (G _a ) for at least one state characterizing the oscillation state for a vibration shape characterized by an oscillation direction at an angle to the winding nip (S1, S2) Size (X _abist ) is predefined and, if exceeded, measures are initiated to influence the winding process.

Method according to one of claims 3, 5 or 6, characterized in that when exceeding the limit value (G _a ), the web speed of the material web is changed until the predetermined limit (G _asoll ) is reached or exceeded.

A method according to claim 7, characterized in that when exceeding the limit value (G _a ), the web speed of the web is reduced or increased until the predetermined limit (G _asoll ) is reached or exceeded.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that for changing the web speed, the speed of at least one drive ( 6 . 7 ) will be changed.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that for reducing the web speed, the web roll ( 5 ) is slowed down.

Method according to one of claims 4 to 10, characterized in that upon occurrence of vibration states of the web roll ( 5 ) is distinguished between different forms of vibration as a function of the direction of vibration and for which by different directions of vibration of the web roll ( 5 ) characterized vibration forms different allowable limits (G _a ) for the vibration condition characterizing variables (X _abist ) are predefined and when exceeding these limits for the respective vibration form predefined measures for influencing the winding process are initiated.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vibration state of the web roll ( 5 ) is determined directly.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vibration state of the web roll ( 5 ) is determined at least indirectly on the basis of the vibration state of the vibration exciting system.

A method according to claim 13, characterized in that at least one, the vibration state of the two support rollers ( 2.2 . 2.2 ) at least indirectly characterizing size is determined and from this the vibration state of the web roll ( 5 ) is derived.

Method according to claim 14, characterized, that the determination according to one of the following methods or a combination of these takes place: - Calculation over functional relationships; - model; - algorithms; - analytical Considerations.

Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least one, the intensity of the vibration of the web roll ( 5 ) is detected at least indirectly characterizing size.

Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the characterizing the vibration state Quantities determined directly by means of vibration sensors become.

Method according to claim 17, characterized, that at least one or more of the following variables the vibrations are determined: - amplitude; - frequency; - phasing; - vibration velocity.

Method according to one of claims 1 to 16, thereby in that the vibrational state characterizing Sizes indirectly by physical quantities Encoder for recording one of the following quantities be determined: - Path; - Rotation speed; - acceleration; - Drive torque.

Winding device ( 1 ) for winding a material web onto a web roll ( 5 ) in the form of a winding roll, wherein the web roll ( 5 ) has a longitudinal axis (L5), characterized in that at least one device ( 9 ) for detecting at least vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis (L5) of the material web roll, directly or indirectly ( 5 ), in particular in the X direction of the winding device ( 1 ), is provided.

Winding device ( 1 ) according to claim 20, characterized in that the device ( 9 ) a sensor unit ( 11.1 . 11.2 . 11.3 ), which is constructed and executed in such a way that it is suitable for receiving a variable which at least indirectly characterizes the direction of oscillation.

Winding device ( 1 ) according to claim 21, characterized in that the device ( 9 ) a sensor unit ( 11.1 . 11.2 . 11.3 ), which is constructed and executed such that it is suitable for receiving at least one further variable, at least indirectly characterizing the oscillation.

Winding device ( 1 ) according to claim 20 or 22, characterized in that the device ( 9 ) a sensor unit ( 11.1 . 11.2 . 11.3 ) which is constructed and constructed such that it is suitable for receiving for recording a vibration speed.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 23, characterized in that the device ( 9 ) a sensor unit ( 11.1 . 11.2 . 12 ) which is constructed and constructed such that it is suitable for receiving an acceleration.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 24, characterized in that the sensor unit ( 11.1 . 11.2 . 12 ) comprises at least two sensor devices, a first Sensoreinrich tion ( 11:11 . 11:21 . 12.1 ) and a second sensor device ( 11:21 . 11:22 . 12.2 ), wherein the first sensor device ( 11:11 . 11:21 . 12.1 ) receives a vibration in a first direction and the second sensor device ( 11:12 . 11:22 . 12.2 ) vibrate in a second direction and the first and second directions are substantially perpendicular to each other.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 25, characterized in that the winding device ( 1 ) as a carrier roll winding device ( 2 ) is executed, comprising two axially parallel support rollers ( 2.1 . 2.2 ), the formation of winding nips (S1, S2) the web roll ( 5 ) and at least one institution ( 9 ) for the direct or indirect detection of vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis (L5) on the web roll ( 5 ) is provided.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 26, characterized in that the winding device ( 1 ) as a carrier roll winding device ( 2 ) is executed, comprising two axially parallel support rollers ( 2.1 . 2.2 ), the formation of winding nips (S1, S2) the web roll ( 5 ) and at least one institution ( 9 ) for the direct or indirect detection of vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis (L5) on at least one, preferably both support rollers ( 2.1 . 2.2 ), is provided.

Winding device ( 1 ) according to claim 27, characterized in that the device ( 9 for directly or indirectly detecting at least vibrations substantially perpendicular to the longitudinal axis (L5) on the axes of the support rollers ( 2.1 . 2.2 ), is provided.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 28, characterized in that the winding device ( 1 ) further comprises a drive ( 7 . 6 ) and a control device ( 8th ), which is compatible with the 9 ), wherein the control means is at a signal of the device ( 9 ), which indicates a vibration above a limit value, the drive of the web roll ( 5 ) controls such that a web speed is reduced until the vibration is below the limit.

Winding device ( 1 ) according to one of claims 20 to 29, characterized in that the device ( 9 ) comprises one or more of the following devices: - transducers; - Force transducer; - pressure sensors; - optical measuring equipment.