Verfahren zum Berechnen des Durchmessers einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle sowie Wickelsteuerungssystem

Abstract

 Die Erfindung betrifft Verfahren zum Berechnen des Durchmessers (D) einer Warenbahnwicklung (112, 122) auf einer Rolle (111, 121), wobei die Rolle (111, 121) von einem um eine Schwenkachse (A) schwenkbaren Schwenkarm (110, 120) getragen wird, wobei die Rolle (111, 121) mit einer veränderlichen Wickelgeschwindigkeit rotiert, wobei die Warenbahn (113) von der Rolle (111, 121) abgewickelt und einer Warenbahnmaschine zugeführt oder einer Warenbahnmaschine entnommen und auf die Rolle (111, 121) aufgewickelt wird, wobei die Wickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Bahntransportgeschwindigkeit eingestellt wird, wobei die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) in einem Wickelsteuerungssystem (150) durchgeführt wird, wobei eine Änderung der Wickelgeschwindigkeit auftritt, wenn der die Rolle (111, 121) tragende Schwenkarm (110, 120) während der Wickelbewegung um seine Schwenkachse (A) geschwenkt wird, wobei ein Korrekturwert zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit in die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) einbezogen wird, wobei der Korrekturwert innerhalb des Wickelsteuerungssystems (150) bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Wickelsteuerungssystem (150).

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen des Durchmessers einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle sowie ein Wickelsteuerungssystem. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.

[0002] Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Druckmaschinen und deren Rollenwechsler sowie Steuerungen bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern vielmehr bei allen Arten von bahnverarbeitenden Maschinen verwendbar, bei denen der Durchmesser einer Warenbahnwicklung bestimmt werden soll. Die Erfindung ist aber insbesondere bei Druckmaschinen wie z.B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen sowie bei Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder Verpackungsmaschinen einsatzbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.

Stand der Technik

[0003] Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Bestimmung des Durchmessers von Warenbahnwicklungen auf Rollenträgern bzw. Rollenwechslern einsetzbar. Ein Rollenwechsler weist üblicherweise zumindest zwei um eine Schwenkachse schwenkbare Schwenkarme auf, die jeweils eine Rolle zum Auf- oder Abwickeln einer Warenbahn tragen. Üblicherweise sind die Schwenkarme mittels eines elektrischen Antriebs frei um die Schwenkachse schwenkbar, um einen fliegenden Rollenwechsel bei voller Produktionsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Bei der Verarbeitung steht eine der Rollen über die Warenbahn in Verbindung mit der Maschine, wobei die Warenbahn entweder dem Outfeed der Maschine entnommen und auf die Rolle aufgewickelt oder von der Rolle abgewickelt und dem Infeed der Maschine zugeführt wird. Die Rolle wird ebenfalls von einem Antrieb, üblicherweise einem Zentrumsantrieb, Umfangsantrieb o.ä., angetrieben.

[0004] Der Durchmesser der aufgewickelten Warenbahn auf der Rolle ändert sich während des Wickelvorgangs ständig und wird von einer Wickelsteuerung beispielsweise mittels des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen der Wickelgeschwindigkeit und der Warenbahntransportgeschwindigkeit bestimmt. Die Warenbahntransportgeschwindigkeit wird an einer Referenzachse, insbesondere einer Bahntransportachse, abgenommen, wobei die Referenzachse eine Referenz zur Transportgeschwindigkeit der Warenbahn definiert. Die Referenzachse kann dabei auch eine simulierte bzw. emulierte Achse sein (sog. virtuelle Achse). Der Durchmesser der Wicklung ist proportional zum Verhältnis der beiden genannten Geschwindigkeiten. Die Wickelsteuerung steuert den Wickelvorgang sowie den Rollenwechselvorgang. Während des Rollenwechselvorgangs wird der Schwenkarm mit der momentan im Produktionsablauf befindlichen Wicklung von der Bahnbearbeitungsmaschine weggeschwenkt und der Schwenkarm mit der Ersatzrolle an die Bahnbearbeitungsmaschine hingeschwenkt. Die Schwenkbewegung des Schwenkarmes beeinflusst jedoch die Auf- oder Abwickelgeschwindigkeit, d.h. die Rotationsgeschwindigkeit der Rolle, da die Rolle eine Verlängerung oder Verkürzung der Warenbahnlänge durch eine Ab- bzw. Aufwickelbewegung kompensieren muss. Diese Kompensationsbewegung führt zu einer effektiven Auf- bzw. Abwickelgeschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit), die nicht mehr proportional zum Durchmesser der Wicklung ist. Die Bestimmung des Durchmessers ist daher während der Schwenkbewegung fehlerhaft, wobei der Fehler um so größer ist, je kleiner die Warenbahntransportgeschwindigkeit, je größer die Schwenkgeschwindigkeit oder je länger der Schwenkarm ist.

[0005] Insbesondere bei kleinen Wicklungsdurchmessern führt die Schwenkbewegung zu einer großen Fehlberechnung. Dies ist bei Abwickelvorgängen besonders problematisch, da hier der Rollenwechsel üblicherweise bei sehr geringen Durchmessern stattfindet. Dem sich aus den genannten Gründen ergebenden relativ großen Fehler bei der Durchmesserberechnung wird üblicherweise durch eine ausreichende Reserve des verbleibenden Materials auf der Rolle begegnet. Das Material wird somit nicht optimal ausgenutzt.

[0006] Zur Vermeidung der angesprochenen Probleme ist es bekannt, die Durchmesserberechnung während einer Schwenkbewegung zu stoppen. Demnach steht für die Zeit der Schwenkbewegung kein aktueller Durchmesserwert zur Verfügung, was insbesondere bei kleinem Wicklungsdurchmesser nachteilig ist.

[0007] Ebenso ist es bekannt, die Vorgabe einer Korrekturgeschwindigkeit durch eine der Wickelsteuerung überlagerte Steuerung bzw. überlagerte Instanz durchzuführen. Dies ist mit mehreren Problemen verbunden, da zahlreiche Größen bzw. Parameter, die zur Ermittlung der Korrekturgeschwindigkeit notwendig sind, an die überlagerte Steuerung übertragen werden müssen bzw. von dieser bestimmt werden müssen.

[0008] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Berechnung des Durchmessers während einer Schwenkbewegung zu verbessern.

[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Berechnen des Durchmessers einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle, ein Wickelsteuerungssystem, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

[0010] Erfindungsgemäß wird der Durchmesser einer Warenbahnwicklung auf einer Rolle berechnet. Die Rolle wird von einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Schwenkarm getragen, wobei die Rolle mit einer veränderlichen Wickelgeschwindigkeit rotiert, wobei die Warenbahn von der Rolle abgewickelt und einer Warenbahnmaschine zugeführt oder einer Warenbahnmaschine entnommen und auf die Rolle aufgewickelt wird. Die Rolle und der Schwenkarm sind insbesondere Teil eines Rollenwechslers mit Zentrumswickler, Umfangswickler o.ä. Die Wickelgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Bahntransportgeschwindigkeit eingestellt, um den Gleichlauf der Wickelbewegung mit der Warenbahnbewegung zu gewährleisten. Die Berechnung des Durchmessers der Warenbahnwicklung auf der Rolle wird in einem Wickelsteuerungssystem durchgeführt, wobei eine Änderung der Wickelgeschwindigkeit auftritt, wenn der die Rolle tragende Schwenkarm während der Wickelbewegung um seine Schwenkachse geschwenkt wird. Ein Korrekturwert zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit wird in die Berechnung des Durchmessers der Warenbahnwicklung einbezogen, wobei der Korrekturwert innerhalb des Wickelsteuerungssystems bestimmt wird.

[0011] Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Wickelsteuerungssystem, das dazu ausgestaltet ist, den Durchmesser und den Korrekturwert zu bestimmen und bei der Berechnung des Durchmessers entsprechend zu berücksichtigen.

Vorteile der Erfindung

[0012] Erfindungsgemäß wird ein Korrekturwert ermittelt, der insbesondere zur Korrektur des Geschwindigkeits- oder Winkelstellungsverhältnisses von Wickelachse und Referenzachse herangezogen wird, um während der Schwenkbewegung eine korrekte Durchmesserbestimmung zu gewährleisten. Der Korrekturwert wird als Vorsteuerung bzw. Aufschaltung für das Wickelsteuerungssystem verwendet. Erfindungsgemäß wird der Korrekturwert von demselben Wickelsteuerungssystem ermittelt und vorgegeben, das auch die Durchmesserberechnung durchführt und vorzugsweise die Bewegung der Schwenkachse steuert. Die Bestimmung des Durchmessers der Wicklung wird verbessert, insbesondere bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten und hoher Schwenkgeschwindigkeit. Eine Unterbrechung der Durchmesserermittlung während des Schwenkvorgangs kann vorteilhaft unterbleiben.

[0013] Die Korrektur ist insbesondere derart durchführbar, dass der Korrekturwert zur entsprechenden Größe der Wickelachse, d.h. Rotationsgeschwindigkeit oder Winkelstellung, hinzugezogen (addiert bzw. subtrahiert) wird. Zur Durchmesserberechnung wird anschließend der Quotient aus korrigierter Wickelachsengröße und der entsprechenden Referenzachsengröße verwendet. Es versteht sich, dass ebenso eine Korrektur der Referenzachsengröße mittels des Korrekturwerts möglich ist.

[0014] Bei der Ermittlung der Korrekturgeschwindigkeit sind Größen notwendig, die typischerweise in dem Wickelsteuerungssystem intern vorliegen oder einfach ermittelt werden können. Weiter vorteilhaft an der Kombination von Schwenksteuerung, Wickelsteuerung, Durchmesserbestimmung und Korrekturwertbestimmung ist die damit verbundene Einsparung von Datenübertragung an übergeordnete Instanzen sowie die einfachere Ausgestaltung dieser Instanzen.

[0015] Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Korrekturwert zur Vorsteuerung der Wickelgeschwindigkeit der die Wicklung tragenden Rolle verwendet wird. Während eines Schwenkvorgangs muss prinzipiell der Rollenantrieb eine Drehbewegung ausführen, um die Verlängerung oder Verkürzung der Warenbahn auszugleichen. Diese Drehbewegung wird nun auch als Vorsteuerung der Bewegung des Rollenantriebs auf die Position bzw. die Sollgeschwindigkeit des Rollenantriebs aufgeschaltet. Hierdurch wird erreicht, dass - je nach Ausgestaltung des Rollenwechslers - ein ggf. vorhandener Tänzer in der Ruhelage verweilt oder keine Bewegung ausführt bzw. dass bei nicht vorhandenem Tänzer der Bahnspannungsregler keine Stellbewegung ausführen muss. Damit wird der Nachteil des Standes der Technik behoben, dass die Tänzerlage bei einer Schwenkbewegung nicht konstant bleibt und erst durch eine auftretende Regelabweichung im Tänzerlageregler ausgeglichen wird.

[0016] Es ist vorteilhaft, wenn eine Korrekturgeschwindigkeit ω_K als Korrekturwert bestimmt wird und die Berechnung des Durchmessers D der Warenbahnwicklung auf Grundlage der Wickelgeschwindigkeit ω und der Bahntransportgeschwindigkeit durchgeführt wird. Die Korrekturgeschwindigkeit ω_K liefert einen positiven oder negativen Korrekturwert für die Wickelgeschwindigkeit ω oder die Bahntransportgeschwindigkeit. Die Bahntransportgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt t₀ lässt sich beispielsweise als Produkt r_R·ω_R(t₀) des Radius r_R und der Umdrehungsgeschwindigkeit ω_R(t₀) einer Referenzachse R bestimmen, beispielsweise einer Bahntransportachse des Bahneinzugs. Der unkorrigierte Durchmesser D(t₀) der Wicklung auf der Rolle zum Zeitpunkt t₀ bestimmt sich somit auf einfache Weise zu D(t₀) = 2r_R·ω_R(t₀)/ω(t₀) und mit Berücksichtigung der Korrekturgeschwindigkeit insbesondere zu D(t₀) = 2r_R·ω_R(t₀)/(ω(t₀)+ω_k(t₀)).

[0017] Ebenso vorteilhaft wird eine Korrekturwinkelstellung Φ_K als Korrekturwert bestimmt und die Berechnung des Durchmessers D der Warenbahnwicklung auf Grundlage einer Winkelstellung Φ der Rolle und einer Winkelstellung Φ_R einer Bahntransportachse bzw. Referenzachse durchgeführt. Die Korrekturwinkelstellung Φ_K liefert einen positiven oder negativen. Korrekturwert für die Winkelstellung Φ der Rolle oder die Winkelstellung Φ_R der Referenzachse. Die Berechnung des Durchmessers kann beispielsweise immer dann erfolgen, wenn die Winkelstellung Φ der Rolle (oder die Winkelstellung Φ_R der Referenzachse) einen vorbestimmten Wert, bspw. 360°, erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt T wird dann die Winkelstellung Φ_R(T) der Rolle ermittelt. Der unkorrigierte Durchmesser D(T) der Wicklung auf der Rolle zum Zeitpunkt T bestimmt sich somit auf einfache Weise zu D(T) = 2r_R·Φ_R(T)/Φ und mit Berücksichtigung der Korrekturwinkelstellung insbesondere zu D(T) = 2r_R·Φ_R(T)/(Φ+Φ_K). Der Unterschied zwischen der Verwendung von Winkelstellungen und der Verwendung von Geschwindigkeiten besteht darin, dass bei der Verwendung von Geschwindigkeiten bei einer stehenden Maschine eine Division von im wesentlichen 0/0 durchzuführen, wäre, wohingegen bei der Verwendung von Winkelstellungen nur dann eine Durchmesserberechnung durchgeführt wird, wenn eine der betrachteten Winkelstellungen gewisse Grenzwerte überschreitet. Hierdurch wird eine Division von 0/0 verhindert.

[0018] Es ist zweckmäßig, wenn der Korrekturwert in Abhängigkeit von einer Länge sowie einer Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkarms innerhalb des Wickelsteuerungssystems bestimmt wird. Die Korrekturgeschwindigkeit hängt insbesondere von (konstanten) Geometriedaten, d.h. der Schwenkarmlänge, dem Abstand der Schwenkachse von der die Warenbahn aufnehmenden/ausgebenden Maschinenachse, sowie von aktuellen Prozessdaten (aktuelle Istwerte) wie aktuelle Winkelstellung des Schwenkarms, aktueller Durchmesser der Wicklung, aktuelle Schwenkgeschwindigkeit ab. Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die genannten aktuellen Prozessdaten bereits innerhalb des Wickelsteuerungssystems zur Verfügung stehen, was die Berechnung des Korrekturwerts ohne aufwendige Datenübertragung ermöglicht.

[0019] Der Korrekturwert kann als Funktion von Drehgeschwindigkeit des Schwenkarms, lageabhängiger Schwenkarm-Kennlinie bzw. Stützpunktkennlinie und/oder Summe aus Radius der Wicklung und Schwenkarmlänge berechnet werden. Vorteilhaft werden alle genannten Faktoren verwendet. In die lageabhängige Schwenkarm-Kennlinie gehen die geometrischen Verhältnisse, die sich je nach Lage des Schwenkarms ergeben, ein.

[0020] In bevorzugter Ausgestaltung beinhaltet die Stützpunktkennlinie eine Umdrehung des Schwenkarms, d.h. 0° bis 360°. Es bietet sich jedoch bei gewissen Ausgestaltungen an, nur einen Teil der gesamten Umdrehung zu hinterlegen, da bei einem Rollenwechsler üblicherweise die aktive Rolle nur in einem Unterbereich der gesamten Umdrehung geschwenkt wird, da die sich außerhalb dieses Bereiches befindliche Rolle nicht-aktiv ist, d.h. keine Wicklung durchführt. Die Stützpunktkennlinie kann mit Hilfe einer Messfahrt ermittelt werden, wobei an mehreren Winkelpositionen des Schwenkarms anhand der Wickelgeschwindigkeit der Rolle und der Schwenkgeschwindigkeit der entsprechende Tabellenwert ermittelt wird. Ebenso ist eine Bestimmung anhand der bekannten geometrischen Ausgestaltung möglich. Es bietet sich an, die Stützpunktkennlinie auf wenige Stützpunkte zu reduzieren, zwischen denen auf geeignete Weise zu interpolieren ist.

[0021] Punkte außerhalb der Stützpunktkennlinie werden auf geeignete Weise extrapoliert.

[0022] Neben der Verwendung einer Stützpunktkennlinie wird die Bestimmung eines geometrieabhängigen, berechneten Faktors vorgeschlagen. Dieser kann anhand der bekannten geometrischen Ausgestaltung des Rollenwechslers und der Bahnmaschine berechnet werden, wobei insbesondere eine Berechnung innerhalb des Wickelsteuerungssystem erfolgen kann. Die geometrischen Parameter können beispielsweise während der Inbetriebnahme oder während der Produktion in das Wickelsteuerungssystem eingebracht werden. Alternativ ist denkbar, eine Näherungsformel zu verwenden. Beispielsweise kann bei Abwickelvorgängen der aktuelle Durchmesser bei der Verwendung der Schwenkarmlänge vernachlässigt werden.

[0023] Die Stützpunktkennlinie sowie der berechnete Faktor können innerhalb des Wickelsteuerungssystems hinterlegt sein, dort berechnet werden oder von einer überlagerten Instanz vorgegeben werden.

[0024] Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte zur Berechnung des Durchmessers sowie des Korrekturwerts gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem, ausgeführt wird.

[0025] Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte zur Berechnung des Durchmessers sowie des Korrekturwerts gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.

[0026] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

[0027] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination; sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0028] Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Figurenbeschreibung

[0029] 

Figur 1

zeigt eine schematische Darstellung eines Rollenwechslers zur Verwendung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem; und

Figur 2

zeigt eine Ausgestaltung einer Stützpunktkennlinie.

[0030] In Figur 1 ist ein Rollenwechsler für eine Warenbahnmaschine schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Der Rollenwechsler weist einen Standfuß 101 auf, an dem ein erster, um eine Schwenkachse A schwenkbarer Schwenkarm 110 sowie ein zweiter, um die Schwenkachse A schwenkbarer Schwenkarm 120 befestigt sind. Der erste Schwenkarm 110 weist an seinem dem Ständer abgewandten Ende eine rotierbare, antreibbare Rolle 111 auf, die eine Wicklung 112 einer Warenbahn 113 trägt. Der Rollenwechsler wird von einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wickelsteuerungssystem 150 gesteuert, das Mittel zum Steuern einer Wickelbewegung der Rollen 111 und 121, Mittel zum Steuern der Schwenkbewegung der Schwenkarme 110 und 120, Mittel zum Berechnen des Durchmessers D der Warenbahnwicklungen 112 und 122 auf den Rollen 111 bzw. 121 und Mittel zum Bestimmen eines Korrekturwerts zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit in Reaktion auf eine Schwenkbewegung der die Rollen 111, 121 tragenden Schwenkarme 110 bzw. 120 aufweist.

[0031] Die Warenbahn 113 wird bei der dargestellten Ausgestaltung von der Rolle 111 abgewickelt und über eine erste Umlenkrolle 130, eine bewegbare Tänzerrolle 131 sowie eine zweite Umlenkrolle 132 einem Einzugswerk bzw. Infeed einer Warenbahnmaschine zugeführt. Die auf- und abbewegbare, bspw. mit Druckluft beaufschlagbare Tänzerrolle 131 dient zur Regelung der Antriebsgeschwindigkeit der Rolle 111.

[0032] Bei dem abgebildeten Tänzerwickler wird die Bahnspannung über eine im Tänzer 131 eingeprägte Kraft aufgebracht, ein überlagerter Tänzerlageregler sorgt dafür, dass der Tänzer 131 innerhalb seiner mechanischen Grenzen bleibt. Messgröße des Tänzerlagereglers ist die Position des Tänzers, Stellgröße des Tänzerlagereglers ist dabei eine additive Position/Geschwindigkeit des Rollenantriebs. Daneben existieren tänzerlose Systeme, bei denen die Bahnspannung über das Drehmoment des Rollenantriebs eingeprägt wird. Hier sorgt eine überlagerte Kraftregelung für die Regelung der Bahnspannung. Messgröße hierbei ist die Bahnspannung, z.B. mittels einer Kraftmessdose, Stellgröße ist das Drehmoment bzw. eine Momentenbegrenzung des Rollenantriebs.

[0033] Die Länge des ersten Schwenkarms 110 von der Schwenkachse A zum Mittelpunkt der Rolle 111 ist mit L bezeichnet. Der aktuelle Durchmesser der Wicklung 112 ist mit D bezeichnet. Bei der gezeigten Stellung entspricht der Durchmesser D der Wicklung 112 dem Verhältnis aus Durchmesser mal Rotationsgeschwindigkeit der Umlenkrolle 130 zu Wickelgeschwindigkeit der Rolle 111. Die Länge der Warenbahn 113 zwischen der Wicklung 112 und der ersten Umlenkrolle 130 ist mit 1 bezeichnet. Zur Darstellung der geometrischen Gegebenheiten ist in Figur 1 ein Koordinatensystem hinterlegt, dessen Ursprung sich in der Schwenkachse A befindet. Der Winkel des Schwenkarms 110 zur x-Achse des Koordinatensystems ist mit ϕ bezeichnet.

[0034] Der zweite Schwenkarm 120 entspricht in seiner mechanischen Ausgestaltung dem ersten Schwenkarm 110 und trägt auf einer Rolle 121 eine Wicklung 122, die für einen fliegenden Rollenwechsel vorgesehen ist. Zur Durchführung des fliegenden Rollenwechsels werden der erste Schwenkarm 110 und der zweite Schwenkarm 120 so lange gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt, bis die zweite Wicklung 122 mit der Warenbahn 113 in Wirkverbindung gerät, woraufhin durch geeignete, nicht gezeigte Schnittvorrichtungen die Warenbahn 113 von der Wicklung 112 getrennt und mit der Wicklung 122 verbunden wird.

[0035] Bei der soeben beschriebenen Schwenkbewegung verlängert sich die mit 1 bezeichnete Länge der Warenbahn 113 von der Wicklung 112 bis zur ersten Umlenkrolle 130. Diese Längenänderung muss durch eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit bzw. Drehgeschwindigkeit der Rolle 111 kompensiert werden, um die Tänzerrolle in ihrer Lage zu halten. In der Folge ist das oben beschriebene Verhältnis der Transportgeschwindigkeit der Warenbahn zur Rotationsgeschwindigkeit bzw. Wickelgeschwindigkeit der Rolle 111 nicht mehr proportional zum aktuellen Durchmesser D der Wicklung 112. Zur Korrektur der Abweichung wird ein Korrekturwert bei der Durchmesserberechnung verwendet, der die von der Schwenkbewegung hervorgerufene Änderung der Wickelgeschwindigkeit bei der Durchmesserberechnung berücksichtigt. Wie weiter oben beschrieben, kann diese Berücksichtigung beispielsweise durch Berücksichtigung bei der Rotationsgeschwindigkeit oder durch Berücksichtigung bei der Winkelstellung erfolgen.

[0036] In Figur 2 ist in einem Diagramm 200 eine Ausgestaltung einer Stützpunktkennlinie 201 abgebildet, die anhand der in Figur 1 abgebildeten geometrischen Verhältnisse berechnet wurde. Die Stützpunktkennlinie ist eine der bevorzugten Möglichkeiten, mit der ein Korrekturwert zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit bestimmt werden kann. Es sei bemerkt, dass statt eines Entnehmens eines Wertes aus einer Stützpunktkennlinie ebenso der Korrekturwert direkt in dem Wickelsteuerungssystem berechnet werden kann.

[0037] In dem Diagramm 200 ist eine Änderung Δl der Länge 1 auf einer y-Achse 203 gegen den Schwenkwinkel ϕ auf einer x-Achse 202 aufgetragen. Die Darstellung entspricht einer Drehung des Schwenkarms 110 gegen den Uhrzeigersinn um die Schwenkachse A. Jeder Stützpunkt entspricht der Längenänderung der Länge 1 bei einer Verschwenkung um 1°. Als zugrundeliegende Geometrie wird eine Schwenkarmlänge L = 2,0 m, ein aktueller Durchmesser D = 0,5 m, eine (x/y)-Position der ersten Umlenkrolle 130 von (2,0/2,0) verwendet. Mit diesen Werten ändert sich beispielsweise die Länge 1 bei einer Verschwenkung von 120° zu 121° um Δl = 0,0346 m, was dem Stützpunkt (120°/0,0346) entnehmbar ist und einer Verlängerung der Warenbahn um 0,0346 m entspricht. Negative Werte entsprechen einer Verkürzung der Warenbahn. Die Änderung der Länge 1, die von der Verschiebung des Tangentialpunktes an der Wicklung 112 hervorgerufen wird, wird bei dieser Betrachtung vernachlässigt. Es versteht sich, dass bei einer genaueren Korrektur auch diese Verschiebung berücksichtigt werden kann. Ebenso wird bei der abgebildeten Stützpunktkennlinie ein konstanter Durchmesser verwendet. Dies bietet sich immer dann an, wenn der Durchmesser der Wicklung klein gegenüber der Schwenkarmlänge ist, somit insbesondere bei den beschriebenen Abwickelvorgängen.

[0038] Zur Bestimmung des Korrekturwerts bei einem Schwenkvorgang sind alle Werte der zwischen dem Startwinkel des Schwenkvorgangs und dem Endwinkel des Schwenkvorgangs zusammenzufassen. Aus dieser Zusammenfassung ergibt sich die gesamte Längenänderung der Warenbahn zwischen der Rolle 111 und der ersten Umlenkrolle 130. Die der Kennlinie entnommenen oder bevorzugterweise online berechneten Werte werden nun zur Korrektur der Durchmesserberechnung verwendet. Bei der Korrektur mittels einer Korrekturwinkelstellung ϕ_k als Korrekturwert wird die bestimmte Längenänderung Δl über den aktuellen Durchmesser der Wicklung in die Korrekturwinkelstellung ϕ_k umgerechnet. Dieser Anteil wird dann der tatsächlich ermittelten Winkelstellung hinzugefügt, wie es bereits weiter oben beschrieben wurde. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Korrekturwerte zur Vorsteuerung des Antriebs der Rolle 111 verwendet, um eine Bewegung der Tänzerrolle 131 zu vermeiden.

[0039] Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt ist. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichen

[0040] 

100

Rollenwechsler

101

Standfuß

110, 120

Schwenkarm

111, 121

Rolle

112, 122

Wicklung

113

Warenbahn

130, 132

Umlenkrolle

131

Tänzerrolle

A

Schwenkachse

200

Diagramm

201

Stützpunktkennlinie

202

x-Achse [°]

203

y-Achse [Δl]

Ansprüche

1. Verfahren zum Berechnen des Durchmessers (D) einer Warenbahnwicklung (112, 122) auf einer Rolle (111, 121),
wobei die Rolle (111, 121) von einem um eine Schwenkachse (A) schwenkbaren Schwenkarm (110, 120) getragen wird,
wobei die Rolle (111, 121) mit einer veränderlichen Wickelgeschwindigkeit rotiert, wobei die Warenbahn (113) von der Rolle (111, 121) abgewickelt und einer Warenbahnmaschine zugeführt oder einer Warenbahnmaschine entnommen und auf die Rolle (111, 121) aufgewickelt wird,
wobei die Wickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Bahntransportgeschwindigkeit eingestellt wird,
wobei die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) in einem Wickelsteuerungssystem (150) durchgeführt wird,
wobei eine Änderung der Wickelgeschwindigkeit auftritt, wenn der die Rolle (111, 121) tragende Schwenkarm (110, 120) während der Wickelbewegung um seine Schwenkachse (A) geschwenkt wird,
wobei ein Korrekturwert zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit in die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) einbezogen wird,
wobei der Korrekturwert innerhalb des Wickelsteuerungssystems (150) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrekturwert zur Vorsteuerung der Wickelgeschwindigkeit der Rolle (111, 121) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Korrekturgeschwindigkeit als Korrekturwert bestimmt wird und die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) auf Grundlage der Wickelgeschwindigkeit und der Bahntransportgeschwindigkeit durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Korrekturwinkelstellung als Korrekturwert bestimmt wird und die Berechnung des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) auf Grundlage einer Winkelstellung der Rolle (111, 121) und einer Winkelstellung einer Referenzachse durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von einer Länge (L) sowie einer Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkarms (110, 120) bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Länge (L) des Schwenkarms (110, 120) sowie dem aktuellen Durchmesser (D) bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von einer geometrieabhängigen, hinterlegten Stützpunktkennlinie (201) bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit von einem geometrieabhängigen, berechneten Faktor bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die hinterlegte Stützpunktkennlinie (201) mit Hilfe einer expliziten Messfahrt anhand von Messpunkten ermittelt oder aus der Kenntnis der geometrischen Anordnung berechnet wird, wobei zwischen den Stützpunkten interpoliert wird bzw. außerhalb der Stützpunkte extrapoliert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der geometrieabhängige, berechnete Faktor analytisch ermittelt wird.

11. Wickelsteuerungssystem mit
Mitteln zum Steuern einer Wickelbewegung einer Rolle (111, 121), wobei die Rolle (111, 121) mit einer veränderlichen Wickelgeschwindigkeit rotierbar ist, wobei eine Warenbahn (113) von der Rolle (111, 121) abwickelbar und einer Warenbahnmaschine zuführbar oder einer Warenbahnmaschine entnehmbar und auf die Rolle (111, 121) aufwickelbar ist,
Mitteln zum Steuern der Schwenkbewegung eines Schwenkarms (110, 120), wobei die Rolle (111, 121) von dem um eine Schwenkachse (A) schwenkbaren Schwenkarm (110, 120) tragbar ist,
Mitteln zum Berechnen des Durchmessers (D) der Warenbahnwicklung (112, 122) auf der Rolle (111, 121), und
Mitteln zum Bestimmen eines Korrekturwerts zur Korrektur der Änderung der Wickelgeschwindigkeit in Reaktion auf eine Schwenkbewegung des die Rolle (111, 121) tragenden Schwenkarms (110, 120).

12. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte zum Bestimmen des Durchmessers (D) und des Korrekturwerts eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Wickelsteuerungssystem (150) nach Anspruch 11, ausgeführt wird.

13. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte zum Bestimmen des Durchmessers (D) und des Korrekturwerts eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Wickelsteuerungssystem (150) nach Anspruch 11, ausgeführt wird.

Zeichnung