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Anwendungsbereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen
einer Walzenspaltkraft zwischen einer Maschinenrolle und einem Aufwickelzylinder.
Die Erfindung betrifft auch eine Aufwickeleinheit.
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Hintergrund der Erfindung
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In 1 ist
eine prinzipielle Ansicht einer Aufwickeleinheit dargestellt, wobei
Papier oder anderer aufzuwickelnder Werkstoff 101 um eine
Aufwickelwelle 102 herum aufgerollt wird. Im Zusammenhang
mit Papiermaschinen wird die Aufwickelwelle als eine Aufrolltrommel
bezeichnet und die aus einer Aufrolltrommel sowie aus einem darum
aufgewickelten Werkstoff bestehende Baugruppe wird als Maschinenrolle 104 bezeichnet.
Die Aufwickelanordnung umfasst einen Aufwickelzylinder 103,
der in Vertikalrichtung bewegbar ist. Die Vertikalrichtung ist die
y-Richtung des Ko ordinatensystems 110. Der aufzurollende
Werkstoff bewegt sich zwischen dem Aufwickelzylinder und der Maschinenrolle 104.
Der Aufwickelzylinder 101 wird mittels einer Krafterzeugungseinheit 105,
die typischerweise einen Hydraulikzylinder und einen Kolben aufweist,
gegen die Maschinenrolle gedrückt.
Der Aufwickelzylinder 103 wird einem Moment M1 ausgesetzt
und die Aufwickelwelle 102 wird einem Moment M2 ausgesetzt. Die
das Moment M2 erzeugende Kraft wird oftmals als Mittenantrieb bezeichnet.
Die Radialkomponente Fn der zwischen dem Aufwickelzylinder 103 und
der Maschinenrolle 104 vorhandenen Kraft wird als Walzenspaltkraft
bezeichnet, die oftmals als eine Kraft pro Maschinenrollenbreite
(N/m) bezeichnet wird. Andere Kräfte,
die beim Aufwickeln relevant sind, umfassen eine tangential ausgerichtete
Umfangskraft, die entlang der Oberfläche der Maschinenrolle 104 wirkt
und durch das Moment M2 verursacht ist, und eine tangential ausgerichtete
Kraft, die durch das Moment M1 verursacht ist und durch den Aufwickelzylinder
auf den auszuwickelnden Werkstoff 101 aufgebracht wird.
Die tangential ausgerichteten Kräfte haben
eine Auswirkung auf die Bahnspannung des aufzuwickelnden Werkstoffes 101.
Ein Gegenstand der Einstellung der Walzenspaltkraft Fn ist die Aufrechterhaltung
der sich ergebenden Maschinenrolle 104 innerhalb eines
gewünschten
Bereiches in Bezug auf seine Festigkeit.
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Eine
Lösung
nach dem Stand der Technik umfasst das Messen der Stärke einer
Vertikalkomponente Fy in einer auf den Aufwickelzylinder 103 wirkenden
Kraft, wobei die Stärke
der Walzenspaltkraft Fn durch das Einstellen der Stärke der
Vertikalkomponentenkraft Fy eingestellt wird. Die Vertikalkomponentenkraft
Fy kann zum Beispiel mittels Kraftmessdosen gemessen werden, die
mit den Lagergehäusen
des Aufwickelzylinders verbunden sind und die zum Beispiel säulenartige
oder ringartige Sensoren sein können.
Eine Vertikalkomponente Fny der Walzenspaltkraft ist im Verhältnis zu
der auf den Aufwickelzylinder wirkenden Schwerkraft sehr moderat. Die
Walzenspaltkraft liegt typischerweise in der Größenordnung von 1–6 kN/m,
aber die Masse eines Aufwickelzylinders mit acht bis zehn Meter
Breite kann bis zu 20000 kg hoch sein, wobei der Aufwickelzylinder
somit einer Schwerkraft in der Größenordnung von 200 kN ausgesetzt
wird. Somit ist die Walzenspaltkraft nur ein Bruchteil der Vertikalkomponentenkraft
Fy. Die Vertikalkomponentenkraft wird nicht nur durch die Schwerkraft,
sondern auch durch die Bahnspannung und eine Umfangskraft, sowie
durch Schwerkraft beeinflusst, die auf eine mit dem Aufwickelzylinder
gekoppelte Antriebswelle aufgebracht wird. In erster Linie auf Grund
der auf den Aufwickelzylinder aufgebrachten Schwerkraft muss der
Messbereich der Kraftmessdosen so umfassend dimensioniert sein,
dass die Komponentenkraft Fy einen Einstellbereich aufweist, der
nur wenige Prozent des Messbereiches der Kraftmessdosen beträgt. Dadurch
wird das Einstellen der Walzenspaltkraft Fn insbesondere bei niedrigen
Walzenspaltkraftwerten verhindert, da eine große relative Veränderung
bei der Walzenspaltkraft nur eine sehr kleine relative Veränderung
bei der Vertikalkomponentenkraft Fy repräsentiert.
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Eine
Lösung
nach dem Stand der Technik umfasst die Messung einer Kompressionslast
direkt von dem Walzenspalt, d. h. von der Kompressionszone zwischen
einem Aufwickelzylinder und einer Maschinenrolle. Die Lösung erfordert
jedoch einen speziellen Aufwickelzylinder mit integrierten Drucksensoren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum Einstellen einer
Walzenspaltkraft zwischen einem Aufwickelzylinder und einer Maschinenrolle
in einer Aufwickeleinheit, wobei der Aufwickelzylinder so angepasst
ist, dass er in einer Einstellrichtung bewegbar ist, die senkrecht
zu der Welle des Aufwickelzylinders verläuft und von einer zur Schwerkraft senkrechten
Horizontalrichtung abweicht, und welches eine Krafterzeugungseinheit
zum Pressen des Aufwickelzylinders gegen die Maschinenwalze in der Einstellrichtung
umfasst. Das Verfahren gemäß der Erfindung
umfasst Folgendes:
- – Bestimmung einer auf den
Aufwickelzylinder einwirkenden Horizontalkomponentenkraft, wobei die
Komponente im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft und
ihre Richtung von der Einstellrichtung abweicht, und
- – Regulierung
der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit erzeugten Kraft auf der Grundlage
einer Differenzmenge e = Fnx_ref – Fx, wobei Fx ein Wert der
Horizontalkomponentenkraft und Fnx_ref ein Zielwert für eine Horizontalkomponente
der Walzenspaltkraft ist, wobei die Komponente im Wesentlichen senkrecht
zur Schwerkraft verläuft.
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Die
Erfindung betrifft auch eine neuartige Art von Anordnung zum Einstellen
einer Walzenspaltkraft zwischen einem Aufwickelzylinder und einer Maschinenrolle
in einer Aufwickeleinheit, wobei der Aufwickelzylinder so angepasst
ist, dass er in einer Einstellrichtung bewegbar ist, die senkrecht
zu der Welle des Aufwickelzylinders verläuft und von einer zur Schwerkraft
senkrechten Horizontalrichtung abweicht und die eine Krafterzeugungseinheit
zum Pressen des Aufwickelzylinders gegen die Maschinenwalze in der
Einstellrichtung umfasst. Die Anordnung gemäß der Erfindung umfasst Folgendes:
- – Eine
Kraftmessdosenbaugruppe, die zur Bestimmung einer auf den Aufwickelzylinder
einwirkenden Horizontalkomponentenkraft angepasst ist, wobei die
Komponente im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft und
ihre Richtung von der Einstellrichtung abweicht, und
- – eine
Einstelleinheit, die zur Regulierung der Stärke einer durch die Krafterzeugungseinheit
erzeugten Kraft auf der Grundlage einer Differenz menge e = Fnx_ref – Fx angepasst
ist, wobei Fx ein Wert der Horizontalkomponentenkraft und Fnx_ref
ein Zielwert für
eine Horizontalkomponente der Walzenspaltkraft ist, wobei die Komponente im
Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Die
Kraftmessdosenbaugruppe kann eine Kraftmessdose enthalten, deren
Kraftmessrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft. Alternativ
kann die Kraftmessdosenbaugruppe eine multidirektionale Kraftmessdose
enthalten, die angepasst ist, um Komponentenkräfte zu messen, die in zwei
voneinander abweichenden Richtungen wirken. Jede der Kraftmessrichtungen
der multidirektionalen Kraftmessdose kann so ausgewählt werden,
dass sie senkrecht zur Schwerkraft verläuft, oder eine senkrecht zur
Schwerkraft verlaufende Komponentenkraft kann durch Berechnung auf
der Grundlage von Kräften
aufgebaut werden, die in voneinander abweichenden Richtungen gemessen
werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine neue Art von Aufwickeleinheit, die
Folgendes aufweist:
- – Einen Aufwickelzylinder,
der so angepasst ist, dass er in einer Einstellrichtung bewegbar
ist, die senkrecht zu der Welle des Aufwickelzylinders verläuft und
von einer senkrecht zur Schwerkraft verlaufenden Horizontalrichtung
abweicht,
- – eine
Krafterzeugungseinheit die angepasst ist, um den Aufwickelzylinder
gegen eine Maschinenrolle in der Einstellrichtung zu pressen,
- – Eine
Kraftmessdosenbaugruppe, die zur Bestimmung einer auf den Aufwickelzylinder
einwirkenden Horizontalkomponentenkraft angepasst ist, wobei die
Komponente im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft und
ihre Richtung von der Einstellrichtung abweicht; und
- – eine
Einstelleinheit, die zur Regulierung der Stärke einer durch die Krafterzeugungseinheit
erzeugten Kraft auf der Grundlage einer Differenzmenge e = Fnx_ref – Fx angepasst
ist, wobei Fx ein Wert der Horizontalkomponentenkraft und Fnx_ref
ein Zielwert für
eine Horizontalkomponente einer Walzenspaltkraft zwischen dem Aufwickelzylinder
und der Maschinenrolle ist, wobei die Komponente im Wesentlichen
senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Bei
dem Verfahren, der Anordnung und der Aufwickeleinheit gemäß der Erfindung
wird die Bedingung angewandt, dass die auf einen Aufwickelzylinder,
auf eine Antriebswelle oder einen damit gekoppelten Motor aufgebrachte
Schwerkraft keine Auswirkung auf eine senkrecht zur Schwerkraft
verlaufende Komponentenkraft hat. Bei dem Verfahren, der Anordnung
und der Aufwickeleinheit gemäß der Erfindung
wird die Einstellung der Walzenspaltkraft von der Schwerkraft nicht
wesentlich gehindert, da die Walzenspaltkraft auf der Grundlage
einer solchen Komponentenkraft eingestellt wird, die im Wesentlichen
senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Die
Horizontalkomponentenkraft, die auf einen Aufwickelzylinder wirkt
und im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft, kann
auch zur Bestimmung eines Walzenspaltkraftwertes verwendet werden.
Der geschätzte
Walzenspaltkraftwert kann durch Berechnung auf der Grundlage des
Wertes der Horizontalkomponentenkraft erstellt werden, da der Winkel
zwischen der Walzenspaltkraft und der Horizontalkomponentenkraft
auf der Grundlage der Geometrie der Aufwickeleinheit bekannt ist.
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Unterschiedliche
Ausführungsformen
der Erfindung sind durch das gekennzeichnet, was in den Unteransprüchen präsentiert
wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Ausführungsformen
der Erfindung sowie damit gewonnene Vorteile werden nun unter Bezugnahme
auf die dazugehörigen
Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei:
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1 eine
Aufwickeleinheit nach dem Stand der Technik in einer Seitenansicht
darstellt,
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2 eine
Seitenansicht einer Aufwickeleinheit darstellt, die mit einer Anordnung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzen spaltkraft zwischen einer
Maschinenrolle und einem Aufwickelzylinder versehen ist,
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3 eine
Seitenansicht einer Aufwickeleinheit darstellt, die mit einer Anordnung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft zwischen einer
Maschinenrolle und einem Aufwickelzylinder versehen ist,
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4 eine
Aufwickeleinheit gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung darstellt, und
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5 ein
Ablaufdiagramm ist, welches ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft zwischen einer
Maschinenrolle und einem Aufwickelzylinder darstellt.
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1 wurde
früher
in diesem Dokument als Teil der Beschreibung des Standes der Technik
abgehandelt.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen der
Erfindung
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2 stellt
eine Seitenansicht einer Aufwickeleinheit dar, die mit einer Anordnung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft Fn zwischen
einer Maschinenrolle 204 und einem Aufwickelzylinder 203 versehen
ist. Der Aufwickelzylinder 203 ist so angepasst, dass er in
einer Einstellrichtung bewegbar ist, die senkrecht zu der Welle
des Aufwickelzylinders verläuft
und von einer senkrecht zur Schwerkraft verlaufenden Horizontalrichtung
abweicht. In der in 2 dargestellten Aufwickeleinheit
ist die Einstellrichtung im Wesentlichen vertikal, d. h. parallel
(co-direktional oder gegendirektional) zur Schwerkraft. In der in 2 dargestellten
Vorrichtung verläuft
die Horizontalrichtung parallel zu der x-Achse eines Koordinatensystems 210,
wobei die Schwerkraft im Verhältnis
zu der y-Achse des Koordinatensystems gegendirektional verläuft. Die
Aufwickeleinheit weist eine Krafterzeugungseinheit 205 zum
Pressen des Aufwickelzylinders 203 in der Einstellrichtung
gegen die Maschinenrolle 204 auf. Die Krafterzeugungseinheit 205 ist mit
einem Lagergehäuse 221 des
Aufwickelzylinders gekoppelt. Eine entsprechende Krafterzeugungseinheit
ist ebenfalls mit dem an einem entgegengesetzten Ende des Aufwickelzylinders 203 vorhandenen Lagergehäuse gekoppelt.
Die Krafterzeugungseinheit kann zum Beispiel ein Stellglied aufweisen,
welches aus einem Hydraulikzylinder und -kolben besteht. Die Anordnung
zur Einstellung der Walzenspaltkraft Fn weist eine Kraftmessdosenbaugruppe 206 auf,
die angepasst ist, um eine Horizontalkomponentenkraft Fx zu bestimmen,
die auf den Aufwickelzylinder 203 wirkt und die im Wesentlichen
senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
Eine entsprechende Kraftmessdosenbaugruppe ist vorzugsweise auch
auf einem entgegengesetzten Ende des Aufwickelzylinders 203 angebracht.
Die Anordnung weist auch eine Einstelleinheit 208 auf,
die zur Regulierung der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit 205 erzeugten Kraft
auf der Grundlage eines Wertes einer bestimmten Horizontalkomponentenkraft
Fx angepasst ist. Die Einstelleinheit 208 ist vorzugsweise
zur Steuerung der Krafterzeugungseinheiten angepasst, die an unterschiedlichen
Enden des Aufwickelzylinders vorhanden sind, und zwar auf der Grundlage von
Horizontalkomponentenkräften,
die durch die an unterschiedlichen Enden des Aufwickelzylinders
vorhandenen Kraftmessdosenbaugruppen bestimmt werden.
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Bei
einer Anordnung gemäß der Erfindung
ist die Kraftmessdosenbaugruppe 206 ein Kraftsensor, dessen
Kraftmessrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Bei
einer Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Kraftmessdosenbaugruppe 206 eine
Kraftmessdose, die angepasst ist, um Komponentenkräfte Fx und
Fy zu messen, die in zwei voneinander abweichenden Richtungen wirken, wobei
eine ihrer Kraftmessrichtungen im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft
verläuft.
Die Kraftmessdose kann zum Beispiel ein Vishay-Nobel HTU-Sensor
(Vishay Nobel AB) sein. Eine Messung der Vertikalkraft Fy kann in
solchen Aufwickleranordnungen verwendet werden, wobei eine Aufwickelwelle
bzw. Aufrolltrommel 202 im Frühstadium des Aufwickelns in
Richtung der x-Achse über
dem Aufwickelzylinder 203 getragen wird.
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Bei
einer Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Einstelleinheit 208 zur Regulierung der
Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit 205 erzeugten Kraft
auf der Grundlage einer Differenzmenge e
= Fnx_ref – Fx (1),angepasst,
wobei Fnx_ref ein Zielwert für
eine Horizontalkomponente Fnx der Walzenspaltkraft Fn ist, wobei
die Komponente im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft. Der
Zielwert Fnx_ref für
die Horizontalkomponente kann auf der Grundlage eines Zielwalzenspaltkraftwertes
und eines Winkels γ wie folgt
bestimmt werden: Fnx_ref = Fn_ref × cosγ.
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Eine
Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist eine Berechnungseinheit auf, die zur Ausarbeitung
eines aktuellen Schätzwertes
Fn_est für
die Walzenspaltkraft Fn auf der Grundlage einer Gleichung Fn_est
= Fx/cosγ angepasst
ist.
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Bei
einer Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Einstelleinheit 208 zur Regulierung
der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit 205 erzeugten Kraft
auf der Grundlage einer Differenzmenge e
= Fnx_ref – (Fx
+ Frx) (2),angepasst,
wobei Fnx ref ein Zielwert für
eine Horizontalkomponente Fnx der Walzenspaltkraft Fn ist, und wobei
Frx ein Schätzwert
für eine
auf den Aufwickelzylinder 203 aufgebrachte Horizontalkomponentenkraft
ist, wobei die Komponente durch eine Bahnspannung des dem Wickeln
unterzogenen Werkstoffes 201, und durch eine auf der Oberfläche der
Maschinenrolle 204 vorhandene Umfangskraft verursacht wird.
Bei der Berechnung einer Differenzmenge e ist es notwendig, Frx
als eine bezeichnete bzw. mit einem Vorzeichen versehene Menge anzusehen. Die
Umfangskraft ist von einem auf die Aufwickelwelle 202 aufgebrachten
Moment M2 und von einem Radius der Maschinenrolle 204 abhängig. Die
Komponentenkraft Frx kann auf der Grundlage der Umfangskraft, eines
Bahnspannungsschätzwertes,
eines Überlappungswinkels α und des
Winkels γ festgelegt
werden. Das Verhältnis
der Horizontalkomponente Frx einer Kraft, die durch Bahnspannung
und eine Umfangskraft verursacht und auf den Aufwickelzylinder aufgebracht
wird, zur Vertikalkomponente der Kraft ist von einer Umfangskraft,
Bahnspannung sowie von den Winkeln γ ja α abhängig. Die Horizontalkomponente
ist oftmals so unbedeutend, dass eine genügend hochwertige Einstellung
der Walzenspaltkraft Fn selbst dann erreichbar ist, wenn der Bahnspannungswert
eine beträchtliche
proportionale Unsicherheit enthalten würde. Es ist oftmals möglich, eine
genügend
hochgradige Einstellung der Walzenspaltkraft Fn zu erhalten, selbst
wenn die Komponentenkraft Frx vollständig ignoriert würde.
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Eine
Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist eine Berechnungseinheit auf, die zur Ausarbeitung
eines aktuellen Schätzwertes
Fn_est für
die Walzenspaltkraft Fn auf der Grundlage einer Gleichung Fn_est
= Fx + Frx)/cosγ angepasst
ist, wobei Frx als eine bezeichnete bzw. mit einem Vorzeichen versehene
Menge betrachtet werden muss.
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Bei
einer Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Einstelleinheit 208 zur Regulierung
der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit 205 erzeugten Kraft
mit einer PID-Regelung auf der Grundlage einer Differenzmenge e
angepasst, wie in der Gleichung (1) oder (2) beschrieben oder auf
andere Art berechnet. Die durch die Krafterzeugungseinheit 205 erzeugte
Kraft kann zum Beispiel ausgedrückt
werden als F = F0 + P × e + I × ∫ edt + D × de/dt, wobei P, I ja D Parameter
der PID-Regelung sind, F0 eine konstante
Komponente der erzeugten Kraft ist, und die Ableitung und Integration
einer Differenzmenge e hinsichtlich der Zeit t geführt wird.
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3 veranschaulicht
eine Seitenansicht einer Aufwickeleinheit, die mit einer Anordnung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft Fn zwischen
einer Maschinenrolle 304 und einem Aufwickelzylinder 303 versehen
ist. Der Aufwickelzylinder 303 ist so angepasst, dass er
in einer Einstellrichtung bewegbar ist, die in der Richtung der
y-Achse des Koordinatensystems 310 verläuft. Die Aufwickeleinheit weist
eine Krafterzeugungseinheit 305 zum Pressen des Aufwickelzylinders 303 in
der Einstellrichtung gegen die Maschinenrolle 304 auf.
Die Anordnung zur Einstellung der Walzenspaltkraft Fn weist eine
Kraftmessdosenbaugruppe 306, 307 auf, die angepasst
ist, um eine Horizontalkomponentenkraft Ex zu bestimmen, die auf den
Aufwickelzylinder 303 wirkt. Die Anordnung weist auch eine
Einstelleinheit 308 auf, die zur Regulierung der Stärke einer
durch die Krafterzeugungseinheit 305 erzeugten Kraft auf
der Grundlage eines Wertes einer bestimmten Horizontalkomponentenkraft
Fx angepasst ist. Die Kraftmessdosenbaugruppe weist eine erste Kraftmessdose 306 auf,
deren Kraftmessrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft
verläuft
und die angepasst ist, um die Horizontalkomponentenkraft Fx zu messen.
Die Kraftmessdosenbaugruppe weist eine zweite Kraftmessdose 307 auf,
deren Kraftmessrichtung im Wesentlichen co-direktional zur Schwerkraft verläuft, und
die angepasst ist, um eine Vertikalkomponentenkraft Fy zu messen.
Die Kraftmessdose 307 kann ein säulenförmiger Sensor sein, der in
dem Gelenk eines Hydraulikkolbens angepasst ist, wobei es sich zum Beispiel
um einen Vishay-Nobel KISD6-Sensor (Vishay Nobel AB) handeln kann.
Die Kraftmessdose 307 kann auch ein ringförmiger Sensor
sein, der in dem Gelenk eines Hydraulikkolbens angepasst ist. Auf ähnliche
Weise kann die Kraftmessdose 306 ein ringförmiger Sensor
sein. Eine Messung der Vertikalkraft Fy kann in solchen Aufwicklerkonfigurationen
verwendet werden, wobei eine Aufwickelwelle (Aufrolltrommel) 302 im
Frühstadium
des Aufwickelns in Richtung der x-Achse des Koordinatensystems 310 über dem
Aufwickelzylinder 303 getragen wird. Die Verwendung separater
Kraftmessdosen 306 und 307 zum Messen der auseinanderlaufenden
Komponentenkräfte
Fx und Fy dient dazu, einen solchen Vorteil bereitzustellen, dass
der Messbereich der Kraftmessdosen 306 und 307 unabhängig voneinander ausgewählt werden
kann. Die Kraftmessdose 307 weist einen Messbereich auf,
der vorzugsweise umfassender als derjenige der Kraftmessdose 306 ist, da
die auf den Aufwickelzylinder und seine Antriebswelle aufgebrachte
Schwerkraft in der Vertikalkomponentenkraft Fy eingeschlossen ist.
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4 veranschaulicht
eine Seitenansicht einer Aufwickeleinheit, die mit einer Anordnung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft Fn zwischen
einer Maschinenrolle 404 und einem Aufwickelzylinder 403 versehen
ist. Der Aufwickelzylinder 403 ist so angepasst, dass er
in einer Einstellrichtung bewegbar ist, die senkrecht zu der Welle
des Aufwickelzylinders verläuft
und von einer senkrecht zur Schwerkraft verlaufenden Horizontalrichtung
abweicht. Die Einstellrichtung verläuft co-direktional zu einer geraden Linie 411 und
die Horizontalrichtung ist die x-Richtung des Koordinatensystems 410.
Die Aufwickeleinheit weist eine Krafterzeugungseinheit 405 zum
Pressen des Aufwickelzylinders 403 in der Einstellrichtung
gegen die Maschinenrolle 404 auf. Die Aufwickeleinheit
ist mit einer Kraftmessdosenbaugruppe versehen, die angepasst ist,
um eine Horizontalkomponentenkraft Fx zu bestimmen, die auf den
Aufwickelzylinder 403 wirkt, und die im Wesentlichen senkrecht
zur Schwerkraft verläuft.
Die Kraftmessdosenbaugruppe weist eine Kraftmessdose 406,
die angepasst ist, um Komponentenkräfte F1 und F2 zu messen, die
in zwei voneinander abweichenden Richt ungen wirken, und eine Berechnungseinheit 409 auf,
die angepasst ist, um die Komponentenkraft Fx auf der Grundlage
der durch die Kraftmessdose gemessenen Komponentenkräfte F1 und
F2 auszuarbeiten. Die Horizontalkomponentenkraft Fx kann berechnet
werden, da die Stärke
und Richtung einer Resultierenden F der gemessenen Komponentenkräfte F1 und
F2 auf der Grundlage der gemessenen Komponentenkräfte F1 und
F2 bekannt sind. Die Aufwickeleinheit weist eine Einstelleinheit 408 auf,
die zur Regulierung der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit 405 erzeugten Kraft
auf der Grundlage eines Wertes einer bestimmten Horizontalkomponentenkraft
Fx angepasst ist.
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5 stellt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zum Einstellen einer Walzenspaltkraft Fn zwischen einem
Aufwickelzylinden und einer Maschinenrolle in einer Aufwickeleinheit
dar, wobei der Aufwickelzylinder so angepasst ist, dass er in einer
Einstellrichtung bewegbar ist, die senkrecht zu der Welle des Aufwickelzylinders
verläuft
und von einer zur Schwerkraft senkrechten Horizontalrichtung abweicht
und die mit einer Krafterzeugungseinheit zum Pressen des Aufwickelzylinders
gegen die Maschinenwalze in der Einstellrichtung versehen ist. Ein
Schritt 501 umfasst die Bestimmung einer auf den Aufwickelzylinder
wirkenden Horizontalkomponentenkraft Fx, die im Wesentlichen senkrecht
zur Schwerkraft verläuft,
wobei ihre Richtung von der Einstellrichtung abweicht. Ein Schritt 502 umfasst
die Regulierung der Stärke
einer durch die Krafterzeugungsein heit erzeugten Kraft auf der Grundlage
eines Wertes einer bestimmten Horizontalkomponentenkraft Fx.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Einstellrichtung im Wesentlichen vertikal,
d. h. parallel zur Schwerkraft.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Horizontalkomponentenkraft Fx durch Messen
der Horizontalkomponentenkraft Fx mit einer Kraftmessdose bestimmt, deren
Kraftmessrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Horizontalkomponentenkraft Fx durch Messen
der Horizontalkomponentenkraft Fx mit einer Kraftmessdosenbaugruppe bestimmt,
die angepasst ist, um Komponentenkräfte zu messen, die in zwei
voneinander abweichenden Richtungen wirken, und wobei eine ihrer
Kraftmessrichtungen im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Horizontalkomponentenkraft Fx durch Berechnung
auf der Grundlage der Werte von zwei Komponentenkräften bestimmt, wobei
die zwei Komponentenkräfte
mit einer Kraftmessdosenbaugruppe gemessen wurden, die angepasst
ist, um Komponentenkräfte
zu messen, die in zwei voneinander abweichenden Richtungen wirken.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit erzeugten Kraft auf der Grundlage
einer Differenzmenge e = Fnx_ref – Fx reguliert, wobei Fx ein
Zielwert der Horizontalkomponentenkraft und Fnx_ref ein Zielwert
für die
Horizontalkomponente der Walzenspaltkraft ist, wobei die Komponente
im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.
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Ein
Verfahren gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung umfasst die Berechnung eines aktuellen Schätzwertes
Fn_est für
die Walzenspaltkraft Fn auf der Grundlage einer Gleichung Fn_est
= Fx/cosγ. Der
Winkel γ ist
in 2 dargestellt.
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Bei
einem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit erzeugten Kraft auf der Grundlage
einer Differenzmenge e = Fnx_ref – (Fx + Frx) reguliert, wobei
Fnx_ref ein Zielwert für
eine Horizontalkomponente der Walzenspaltkraft ist, wobei die Komponente
im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft, und wobei Frx eine Schätzung für eine Horizontalkomponentenkraft
ist, die auf den Aufwickelzylinder aufgebracht wird, und die durch
die Bahnspannung eines dem Aufwickeln unterzogenen Werkstoffes und
durch eine Umfangskraft verursacht wird, die auf der Oberfläche der
Maschinenrolle vorhanden ist, und die im Wesentlichen senkrecht
zur Schwerkraft verläuft.
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Ein
Verfahren gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung umfasst die Berechnung eines aktuellen Schätzwertes
Fn_est für
die Walzenspaltkraft Fn auf der Grundlage einer Gleichung Fn_est
= (Fx + Frx)/cosγ.
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Wie
für Fachleute
auf diesem Gebiet offensichtlich ist, sind die Erfindung und ihre
Ausführungsformen
nicht auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen
begrenzt, sondern die Erfindung und ihre Ausführungsformen können innerhalb des
Umfangs des unabhängigen
Anspruches verändert
werden. Ausdrücke
wie zum Beispiel ”die
Anordnung ist mit einer Kraftmessdosenbaugruppe versehen”, die in
den Ansprüchen
enthalten sind, und als Referenz für das Vorhandensein kennzeichnender Merkmale
verwendet werden, sind in der Weise offen, dass die Präsentation
der kennzeichnenden Merkmale nicht das Vorhandensein anderer solcher kennzeichnenden
Merkmale ausschließt,
die nicht in dem unabhängigen,
oder in den Unteransprüchen präsentiert
wurden.
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Zusammenfassung
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Verfahren und Anordnung zum
Einstellen einer Walzenspaltkraft
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen
einer Walzenspaltkraft (Fn) zwischen einem Aufwickelzylinder (203)
und einer Maschinenrolle (204) in einer Aufwickeleinheit, wobei
der Aufwickelzylinder so angepasst ist, dass er in einer Einstellrichtung
bewegbar ist, die senkrecht zu der Welle des Aufwickelzylinders
verläuft
und von einer Horizontalrichtung abweicht. Die Aufwickeleinheit
weist eine Krafterzeugungseinheit (205) zum Pressen des
Aufwickelzylinders in der Einstellrichtung gegen die Maschinenwalze
auf. Die Anordnung gemäß der Erfindung
weist eine Kraftmessdosenbaugruppe (206) auf, die angepasst
ist, um eine auf den Aufwickelzylinder wirkende Horizontalkomponentenkraft
zu bestimmen, und eine Einstelleinheit (208), die zur Regulierung
der Stärke
einer durch die Krafterzeugungseinheit erzeugten Kraft auf der Grundlage
der bestimmten Horizontalkomponentenkraft angepasst ist. Die Einstellung
der Walzenspaltkraft wird von der Schwerkraft nicht wesentlich gehindert,
da die Walzenspaltkraft auf der Grundlage der Komponentenkraft eingestellt
wird, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraft verläuft.