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Title:
MONITORING A WEB SPEED OF A MATERIAL WEB
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/127815
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for monitoring a web speed of a material web moved by rollers (2, 3, 4), wherein a drive roller (2, 3, 4) is driven by means of a motor (5) and a present rotational speed of the motor (5) is detected. A current web speed is determined from the detected rotational speed and a diameter of the drive roller (2, 3, 4). The determined current web speed is compared with a specified target speed value and a specified threshold speed value of the web speed.

Inventors:
MERKEL CHRISTIAN (DE)
RASENACK WOLF-MARTIN (DE)
REBLING MATHIAS (DE)
Application Number:
EP2013/053865
Publication Date:
September 06, 2013
Filing Date:
February 27, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
B65H23/192; B65H26/00
Foreign References:
EP0698572A11996-02-28
DE102008053249A12010-04-29
EP1136258A22001-09-26
DE4430550A11996-02-29
DE10104795A12002-09-26
DE2613600A11977-10-06
DE69202132T21995-08-24
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen (2, 3, 4) bewegten Materialbahn, wobei

- eine Antriebsrolle (2, 3, 4) mittels eines Motors (5) ange¬ trieben wird,

- eine momentane Drehzahl des Motors (5) erfasst wird,

- aus der erfassten Drehzahl des Motors (5) und einem Durchmesser der Antriebsrolle (2, 3, 4) eine momentane Bahnge- schwindigkeit ermittelt wird,

- die ermittelte momentane Bahngeschwindigkeit mit einem vor¬ gegebenen Geschwindigkeitssollwert und einem vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellenwert der Bahngeschwindigkeit ver¬ glichen wird,

- und der Motor (5) abgeschaltet wird,

- wenn die ermittelte momentane Bahngeschwindigkeit länger als eine zweite Toleranzzeitdauer, die vorgegeben wird, größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert ist,

- oder wenn die Abweichung der ermittelten momentanen Bahn- geschwindigkeit von dem Geschwindigkeitssollwert größer als eine Toleranzabweichung ist, die vorgegeben wird,

- oder wenn die ermittelte momentane Bahngeschwindigkeit größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrolle (2, 3, 4) mit¬ tels des Motors (5) über eine Antriebswelle und/oder ein Ge¬ triebe (7) angetrieben wird. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Toleranzzeitdauer vorgegeben wird und der Motor (5) abgeschaltet wird, wenn die Differenz zwischen der ermittelten momentanen Bahngeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitssollwert länger als die erste Toleranzzeitdauer konstant bleibt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Geschwindigkeitssollwert und dem Durchmesser der Antriebsrolle (2, 3, 4) ein Drehzahlsollwert für die Drehzahl des Motors (5) ermittelt wird und die Drehzahl des Motors (5) auf diesen Drehzahlsollwert gere¬ gelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass die Antriebsrol- le (2, 3, 4) einen sich zeitlich ändernden Durchmesser hat, der Durchmesser der Antriebsrolle (2, 3, 4) periodisch er- fasst wird und der erfasste momentane Durchmesser zur Ermit¬ telung der momentanen Bahngeschwindigkeit verwendet wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass während jeder Umdrehung der Antriebsrolle (2, 3, 4) Durchmesser der Antriebsrolle (2, 3, 4) an verschiedenen Stellen erfasst werden, für jede Umdrehung unter den erfassten Durchmessern ein größter und ein kleins- ter erfasster Durchmesser ermittelt wird, eine Toleranzdiffe¬ renz für die Durchmesser, eine Umdrehungsanzahl i und eine Toleranzanzahl 2 vorgegeben werden, und der Motor (5) abgeschaltet wird, wenn für mehr als 2 von i aufeinander fol¬ genden Umdrehungen der Antriebsrolle (2, 3, 4) die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten jeweils erfassten Durchmesser größer als die Toleranzdifferenz ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) abgeschaltet wird, wenn für eine vorgegebene Anzahl aufeinander folgender Motorumdrehungen exakt gleiche Drehzahlen erfasst werden.

8. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überwachung der Bahngeschwindigkeit einer Mate- rialbahn in einer Papiermaschine, Rollenschneidmaschine oder Streichmaschine .

9. Vorrichtung (1) zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen (2, 3, 4) bewegten Materialbahn mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend

- eine Antriebsrolle (2, 3, 4),

- einen Motor (5) zum Antrieb der Antriebsrolle (2, 3, 4),

- eine Drehzahlerfassungseinheit (11) zur Erfassung einer

Drehzahl des Motors (5) , und

- eine Steuereinheit (10), mittels derer von der Drehzahler¬ fassungseinheit (11) erfasste Signale zur Ermittelung einer momentanen Bahngeschwindigkeit auswertbar sind und der Mo¬ tor (5) in Abhängigkeit von dem Auswertungsergebnis ab¬ schaltbar ist.

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9,

gekennzeichnet durch wenigstens eine Durchmessererfassungs¬ einheit (15) zur Erfassung eines Durchmessers der Antriebs¬ rolle (2, 3, 4), falls die Antriebsrolle (2, 3, 4) einen sich zeitlich ändernden Durchmesser hat. 11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmessererfassungseinheit (15) einen Entfernungsmesser zur Erfassung einer Entfernung des Entfernungsmessers zu einer Außenoberfläche der An¬ triebsrolle (2, 3, 4) umfasst.

Description:
Beschreibung

Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer Materialbahn Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen bewegten Materialbahn.

Unter einer Materialbahn wird dabei eine Bahn aus einem

Flachmaterial, beispielsweise aus Papier, Kunststoff oder Me ¬ tall, verstanden.

Bei Maschinen mit durchlaufenden, durch Rollen bewegten Materialbahnen sind die Umfangsgeschwindigkeiten der antreibenden Rollen und die damit zusammenhängende Bahngeschwindigkeit der Materialbahnen zu überwachen. Insbesondere sind zwei Ge ¬ schwindigkeitsschwellenwerte zu berücksichtigen: eine maxima ¬ le mechanische Bahngeschwindigkeit, die nicht überschritten werden darf, um eine Beschädigung der Maschine zu vermeiden, und eine so genannte sichere Geschwindigkeit, bei der es den Bedienern erlaubt ist, Gefahrenbereiche während der Bewegung der Maschine zu betreten, beispielsweise um Wartungsarbeiten durchzuführen . DE 44 30 550 AI offenbart ein Verfahren zur Steuerung von

Bahngeschwindigkeiten in einer Einrichtung für den Transport einer elastischen Materialbahn oder der Streckung einer plastisch verformbaren Materialbahn, wobei die Transport- oder Streckmittel jeweils elektrische Antriebe enthalten, die in Drehzahlregelkreisen angeordnet sind. Dabei werden aus einer Leitgeschwindigkeit der Materialbahn und der jeweiligen Ver- streckung zugehörige Sollwerte von Bahngeschwindigkeiten bestimmt, aus denen mittels der Durchmesser von mit den Antrie ¬ ben verbundenen Rollen und eventuell mittels Getriebeüberset- Zungsverhältnissen eine Solldrehzahl für den Drehzahlregelkreis bestimmt wird DE 101 04 795 AI offenbart ein Verfahren zur Sollwertkorrektur für eine elektrisch gesteuerte oder geregelte Slaveachse, die entsprechend einem vorgegebenen funktionalen Zusammenhang einer Leitbewegung einer übergeordneten Leitachse folgt. Da- bei wird ein jeweiliger Lageistwert der Leitachse zur Ansteu- erung der Slaveachse um einen Lagekorrekturwert vergrößert.

DE 26 13 600 AI offenbart eine Drehzahlregelung für eine bahnfördernde Maschine, wobei Drehzahlreglern für durchmes- sergleiche Walzen jeweils gleiche Drehzahl-Sollwerte vorgege ¬ ben werden und geeignete Drehzahl-Sollwerte für Walzen bzw. Walzengruppen mit von einem Leitwalzendurchmesser abweichendem Durchmesser vorgesehen sind, die von Bandzugreglern korrigiert werden.

DE 692 02 132 T2 offenbart ein Antriebssystem für Bahnförderer, mit einer Antriebsrollenvorrichtung mit einer Vielzahl von Bahnantriebsrollen, die je einen mit den Antriebsrollen gekoppelten, unabhängigen Motorantrieb haben, wobei jeder Mo- torantrieb Mittel zum Liefern eines seinem jeweiligen Motorantriebsstrom entsprechenden Ausgangssignals aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen bewegten Materialbahn anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vor- richtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer

Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen bewegten Materialbahn wird eine Antriebsrolle mittels eines Motors angetrieben. Es wird eine momentane Drehzahl des Motors erfasst und aus der erfassten Drehzahl und einem Durchmesser der Antriebsrolle wird eine momentane Bahngeschwindigkeit ermittelt. Die ermit ¬ telte momentane Bahngeschwindigkeit wird mit einem vorgegebe ¬ nen Geschwindigkeitssollwert und einem vorgegebenen Geschwin- digkeitsschwellenwert der Bahngeschwindigkeit verglichen. Der Motor wird abgeschaltet, wenn die ermittelte momentane Bahn ¬ geschwindigkeit länger als eine zweite Toleranzzeitdauer, die vorgegeben wird, größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert ist, oder wenn die Abweichung der ermittelten momentanen Bahngeschwindigkeit von dem Geschwindigkeitssollwert größer als eine Toleranzabweichung ist, die vorgegeben wird, oder wenn die ermittelte momentane Bahngeschwindigkeit größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert ist. Die Erfassung der momentanen Drehzahl des Motors der Antriebsrolle ermöglicht vorteilhaft eine einfache und genaue Ermittelung der Bahngeschwindigkeit der Materialbahn. Der Vergleich der ermittelten Bahngeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitssollwert und einem Geschwindigkeitsschwellen- wert erlaubt die Überwachung der Einhaltung eines bevorzugten Bahngeschwindigkeitswertes und die Begrenzung der Bahnge ¬ schwindigkeit .

Eine Abschaltung des Motors im Falle, dass die ermittelte mo- mentane Bahngeschwindigkeit von dem Geschwindigkeitssollwert mehr als eine Toleranzabweichung abweicht, ermöglicht es, durch Abschalten des Motors auf mögliche Fehlerfassungen der Drehzahl des Motors zu reagieren, die zu einer fehlerhaften Ermittelung der Bahngeschwindigkeit führen und sich in einer entsprechenden Abweichung der ermittelten Bahngeschwindigkeit von dem Geschwindigkeitssollwert äußern.

Durch eine Abschaltung des Motors im Falle, dass die ermit ¬ telte momentane Bahngeschwindigkeit größer als der Geschwin- digkeitsschwellenwert ist, kann vorteilhaft verhindert wer ¬ den, dass die Bahngeschwindigkeit so groß wird, dass sie eine die Materialbahn bearbeitende Maschine beschädigt oder Be- dienpersonal der Maschine, beispielsweise bei einer Wartung der Maschine, gefährdet.

Eine Abschaltung des Motors im Falle, dass die ermittelte mo- mentane Bahngeschwindigkeit länger als eine Toleranzzeitdauer größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert ist, berücksich ¬ tigt vorteilhaft, dass der Motor nicht bei jeder festgestell ¬ ten Überschreitung des Geschwindigkeitsschwellenwertes sofort abgeschaltet werden braucht. Beispielsweise braucht der Motor nicht abgeschaltet werden, wenn aufgrund von regelungsbedingten und/oder erfassungsbedingten Schwankungen die Ermittlung der momentanen Bahngeschwindigkeit ungenau ist und daher ge ¬ legentlich eine tatsächliche nicht gegebene Überschreitung des Geschwindigkeitsschwellenwertes vortäuscht und/oder wenn die Bahngeschwindigkeit nur kurzzeitig den Geschwindigkeits ¬ schwellenwert überschreitet.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, eine erste Toleranzzeitdauer vorzugeben und den Motor abzuschalten, wenn die Differenz zwischen der ermittelten momentanen Bahngeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitssollwert länger als die erste Toleranzzeitdauer konstant bleibt.

Diese Ausgestaltung der Erfindung wirkt vorteilhaft möglichen Manipulationen der Bahngeschwindigkeitsüberwachung entgegen, die eine tatsächlich nicht bestehende Übereinstimmung der ermittelten Bahngeschwindigkeit mit dem Geschwindigkeitssoll ¬ wert vortäuschen. Dabei wird ausgenutzt, dass eine länger an ¬ dauernde Konstanz der Differenz zwischen der ermittelten mo- mentanen Bahngeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitssollwert unwahrscheinlich ist und auf eine Manipulation hindeutet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem Geschwindigkeitssollwert und dem Durchmesser der Antriebsrol- le ein Drehzahlsollwert für die Drehzahl des Motors ermittelt und die Drehzahl des Motors wird auf diesen Drehzahlsollwert geregelt . Diese Ausgestaltung ermöglicht es vorteilhaft, die Drehzahl des Motors einer Änderung des Geschwindigkeitssollwertes und/oder einer Änderung des Durchmessers der Antriebsrolle anzupassen .

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird im Falle, dass die Antriebsrolle einen sich zeitlich ändernden Durchmesser hat, der Durchmesser der Antriebsrolle periodisch er- fasst und der erfasste momentane Durchmesser zur Ermittelung der momentanen Bahngeschwindigkeit verwendet.

Diese Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsrolle, auf die die Materialbahn aufgewickelt oder von der die Materialbahn abgewickelt wird und deren Durchmesser sich daher zeitlich ändert. Unter dem momentanen Durchmesser einer derartigen Antriebsrolle wird in diesem Dokument dementsprechend der Durchmesser der Rolle mit dem momentan auf sie gewickelten Teil der Materialbahn verstanden. Die Erfassung eines momentanen Durchmessers einer derartigen Antriebs- rolle ist vorteilhaft, da sich nur anhand des tatsächlichen momentanen Durchmessers die momentane Bahngeschwindigkeit zu ¬ verlässig anhand der momentanen Drehzahl ermitteln lässt.

Dabei werden vorzugsweise während jeder Umdrehung der An- triebsrolle Durchmesser der Antriebsrolle an verschiedenen

Stellen von mindestens einer Sensorposition erfasst, für jede Umdrehung wird unter den erfassten Durchmessern ein größter und ein kleinster erfasster Durchmesser ermittelt, es werden eine Toleranzdifferenz für die Durchmesser, eine Umdrehungs- anzahl i und eine Toleranzanzahl 2 vorgegeben, und der Motor wird abgeschaltet, wenn für mehr als 2 von i aufeinan ¬ der folgenden Umdrehungen der Antriebsrolle die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten jeweils erfassten Durchmesser größer als die Toleranzdifferenz ist.

Durch eine derartige Erfassung und Auswertung des Durchmes ¬ sers an verschiedenen Stellen der Antriebsrolle während einer Umdrehung kann eine Unwucht der Antriebsrolle zuverlässig er- kannt werden, die beispielsweise durch eine asymmetrische Wicklung der Materialbahn auf der Antriebsrolle zurückzuführen ist, und der Motor kann bei erkannter Unwucht abgeschal ¬ tet werden. Dies ist vorteilhaft, da eine derartige Unwucht die Maschine schon bei kleinen Bahngeschwindigkeiten zerstören kann, die von dem Geschwindigkeitsschwellenwert nicht be ¬ rücksichtigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere vor- teilhaft zur Überwachung der Bahngeschwindigkeit einer Mate ¬ rialbahn in einer Papiermaschine, Rollenschneidmaschine oder Streichmaschine .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einer Bahn- geschwindigkeit einer durch Rollen bewegten Materialbahn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Antriebs ¬ rolle sowie einen Motor zum Antrieb der Antriebsrolle. Ferner umfasst es eine Drehzahlerfassungseinheit zur Erfassung einer Drehzahl des Motors, und eine Steuereinheit, mittels derer von der Drehzahlerfassungseinheit erfasste Signale zur Ermit ¬ telung einer momentanen Bahngeschwindigkeit auswertbar sind und der Motor in Abhängigkeit von dem Auswertungsergebnis ab ¬ schaltbar ist. Wenn die Antriebsrolle einen zeitlich veränderlichen Durchmesser hat, weist die Vorrichtung ferner vorzugsweise wenigs ¬ tens eine Durchmessererfassungseinheit zur Erfassung eines Durchmessers der Antriebsrolle auf. Dabei umfasst die Durch ¬ messererfassungseinheit besonders bevorzugt einen Entfer- nungsmesser zur Erfassung einer Entfernung des Entfernungsmessers zu einer Außenoberfläche der Antriebsrolle.

Dies ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den oben genannten Vorteilen.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

FIG 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen beweg ¬ ten Materialbahn, und

FIG 2 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer durch Rollen beweg ¬ ten Materialbahn.

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zur Überwachung einer Bahngeschwindigkeit einer (nicht dargestellten) Materialbahn in einer die Materialbahn bearbeitenden Maschine. Beispielsweise besteht die Materialbahn aus Papier und die Maschine ist eine Papiermaschine, Rollenschneidmaschine oder Streichmaschine. Die spezifische Ausbildung der Materi ¬ albahn und der Maschine ist jedoch nicht erfindungsrelevant.

Die Materialbahn wird durch Antriebsrollen 2, 3, 4 bewegt. Jede Antriebsrolle 2, 3, 4 wird durch einen Motor 5 über eine hier nicht näher dargestellte Motorwelle 6 und ein hier eben ¬ falls nicht näher dargestelltes Getriebe 7 angetrieben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine erste An ¬ triebsrolle 2 und eine zweite Antriebsrolle 3 Rollen mit kon ¬ stantem Rollendurchmesser, die lediglich dem Antrieb der Materialbahn dienen, ohne dass die Materialbahn auf diese An- triebsrollen 2, 3 aufgewickelt oder von ihnen abgewickelt wird. Eine dritte Antriebsrolle 4 ist eine Rolle mit variab ¬ lem Durchmesser, auf die die Materialbahn aufgewickelt oder von der die Materialbahn abgewickelt wird.

Die Motoren 5 werden jeweils über einen Frequenzumrichter 8 mit elektrischem Strom versorgt. Die Frequenzumrichter 8 sind über einen Feldbus 9, beispielsweise einen PROFIBUS ( = Pro- cess Field Bus) , mit einer Steuereinheit 10 verbunden und an ¬ steuerbar .

Die Vorrichtung weist für jeden Motor 5 eine Drehzahlerfas- sungseinheit 11 zur Erfassung einer Drehzahl des jeweiligen Motors 5 auf. Die von einer Drehzahlerfassungseinheit 11 er- fasste Drehzahl wird über den dem jeweiligen Motor 5 zugeordneten Frequenzumrichter 8 und den Feldbus 9 an die Steuereinheit 10 übermittelt und von der Steuereinheit 10 in unten nä- her beschriebener Weise ausgewertet. Die der ersten Antriebs ¬ rolle 2 zugeordnete Drehzahlerfassungseinheit 11 weist im ge ¬ zeigten Ausführungsbeispiel ein optionales Gebersignalauswer- tegerät 12 auf, mittels dessen ein Gebersignal dem zugehöri ¬ gen Frequenzumrichter 8 in geeigneter Form zur Verfügung ge- stellt wird.

Die Steuereinheit 10 ist über eine erste Peripheriebaugrup ¬ pe 13 und eine zweite Peripheriebaugruppe 14 mit Peripherie ¬ geräten 15 bis 21 verbunden. Die Peripheriebaugruppen 13, 14 sind prinzipiell gleich ausgebildet. Die Peripheriegeräte 15 bis 21 umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Durchmessererfassungseinheit 15, Notausschalter 16, Sicher ¬ heitsschalter 17, Anzeigeelemente 18, wenigstens eine Sicher ¬ heitstür 19, wenigstens eine Lichtschranke 20 und eine

Schützeinheit 21.

Die Durchmessererfassungseinheit 15 erfasst periodisch einen Durchmesser der dritten Antriebsrolle 4. Dazu weist sie einen Entfernungsmesser zur Erfassung einer Entfernung des Entfer- nungsmessers zu einer Außenoberfläche der dritten Antriebs ¬ rolle 4 auf. Die von der Durchmessererfassungseinheit 15 er- fassten Signale werden an ein Analogmodul 14.1 der zweiten Peripheriebaugruppe 14 übermittelt und von einem Kommunikati ¬ onsmodul 14.0 der zweiten Peripheriebaugruppe 14 an die Steu- ereinheit 10 weitergeleitet.

Die Notausschalter 16 ermöglichen ein manuelles zeitverzögertes Abschalten der Antriebe bis zu deren Stillstand. Die Si- cherheitsschalter 17 ermöglichen ein manuelles Abschalten der Antriebe, wobei hier ein An- und Abschalten der Antriebe mit dem elektrischen An- und Abschalten aller Motoren 5 gleichgesetzt wird. Die Notausschalter 16 und die Sicherheitsschal- ter 17 sind jeweils mit einem Digitalmodul 14.2 der zweiten Peripheriebaugruppe 14 verbunden, über das sie dem Kommunika ¬ tionsmodul 14.0 ihren jeweiligen Schaltzustand übermitteln. Diese Schaltzustände werden von der zweiten Peripheriebau ¬ gruppe 14 an die Steuereinheit 10 weitergeleitet.

Jedes Anzeigeelement 18 ist einem Sicherheitsschalter 17 zu ¬ geordnet und zeigt dessen Schaltzustand an. Dazu ist es mit der ersten Peripheriebaugruppe 13 verbunden, über die es an ¬ gesteuert wird. Jedes Anzeigeelement 18 weist eine Leuchtdio- de auf, die beispielsweise in Durchlassrichtung betrieben wird, wenn die Antriebe mittels des zugehörigen Sicherheits ¬ schalters 17 abgeschaltet sind.

Die Sicherheitstür 19 und die Lichtschranke 20 dienen der Zu- gangskontrolle zu der Maschine. Mittels der Lichtschranke 20 wird der Zugang zu der Maschine überwacht und mittels der Si ¬ cherheitstür 19 wird ein Zugang zu der Maschine nur in als gefahrlos eingestuften Situationen ermöglicht. Die Sicherheitstür 19 und die Lichtschranke 20 sind mit einem Digital- modul 14.2 der zweiten Peripheriebaugruppe 14 verbunden, über die die Zustände der Sicherheitstür 19 (ver- oder entriegelt) und die Signale der Lichtschranke 20 gesteuert bzw. überwacht werden können. Anstelle von nur einer Sicherheitstür 19 und nur einer Lichtschranke 20 können auch mehrere Sicherheitstü- ren 19 und Lichtschranken 20 vorgesehen sein. Beispielsweise können Sicherheitstüren 19 und Lichtschranken 20 vorgesehen sein, die jeweils nur einen Zugang zu einem bestimmten Bereich der Maschine geben bzw. überwachen. Über die Schützeinheit 21 kann der Motor der dritten Antriebsrolle 4 ab- und angeschaltet werden. Die Schützein ¬ heit 21 ist mit einem Digitalausgang 14.3 der zweiten Peripheriebaugruppe 14 verbunden und über diesen mittels der Steuereinheit 10 über die zweite Peripheriebaugruppe 14 an ¬ steuerbar .

Die Motoren 5 der anderen beiden Antriebsrollen 2, 3 können mittels der Steuereinheit 10 direkt über den Feldbus 9 an- und abgeschaltet werden, wie durch den gestrichelt darge ¬ stellten Abschnitt des Feldbusses 9 angedeutet ist.

Figur 2 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm Verfahrens- schritte Sl bis S5 eines Verfahrens zur Überwachung der Bahn ¬ geschwindigkeit der durch die Antriebsrollen 2, 3, 4 bewegten Materialbahn .

Bei dem Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt Sl mittels der Drehzahlerfassungseinheiten 11 die momentanen

Drehzahlen der Motoren 5 erfasst und gleichzeitig wird in ei ¬ nem zweiten Verfahrensschritt S2 mittels der Durchmessererfassungseinheit 15 der momentane Durchmesser der dritten Antriebsrolle 4 erfasst (die konstanten Durchmesser der beiden anderen Antriebsrollen 2, 3 sind in der Steuereinheit 10 hinterlegt) . Die Drehzahlerfassungen erfolgen dabei an den Motorwellen 6 der Motoren 5. Ein Anfangswert des Durchmessers der dritten Antriebsrolle 4 wird entweder manuell eingegeben oder mittels der Gleichung [1] und den anderen Antriebsrollen 2, 3 zugeordneten Daten ermittelt.

Die erfassten Drehzahlen und Durchmesser werden an die Steuereinheit 10 übermittelt. Um auszuschließen, dass Drehzahl ¬ sollwerte durch unsichere Kommunikation zurück an die Steuer- einheit 10 als Drehzahlistwerte übermittelt werden, werden die erfassten Drehzahlen vorzugsweise permanent auf Signal ¬ rauschen überwacht. Die Überwachung auf Signalrauschen dient auch der Erkennung einer eingefrorenen Kommunikation. In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird von der Steuereinheit 10 für wenigstens eine Antriebsrolle 2, 3, 4 eine momen ¬ tane Bahngeschwindigkeit vi st der Materialbahn gemäß v ist = π d n/i [1] ermittelt, wobei n die erfasste Drehzahl des zugehörigen Mo ¬ tors 5, d den Durchmesser und i die Getriebeübersetzung der jeweiligen Antriebsrolle 2, 3, 4 bezeichnen und n die Kreis ¬ zahl ist (i bezeichnet also das Verhältnis der Drehzahlen der jeweiligen Motorwelle 6 und Antriebsrolle 2, 3, 4) .

In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird die ermittelte mo- mentane Bahngeschwindigkeit von der Steuereinheit 10 ausge ¬ wertet und in dem fünften Verfahrensschritt S5 wird die Ma ¬ schine schließlich von der Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von dem Auswertungsergebnis erforderlichenfalls abgeschaltet. Bei der Auswertung der ermittelten momentanen Bahngeschwindigkeit Vi S wird diese mit einem vorgegebenen Geschwindig ¬ keitssollwert v so ii, einem vorgegebenen Geschwindigkeits ¬ schwellenwert v max und einem Geschwindigkeitsgrenzwert v gren z der Bahngeschwindigkeit verglichen. Dabei sind v so n, v max und Vg r enz von dem Betriebszustand der Maschine abhängig. In einem Wartungszustand der Maschine ist der Geschwindigkeitsschwel ¬ lenwert v max eine Kriechgeschwindigkeit der Materialbahn und Vgrenz eine Bahngeschwindigkeit, die nicht überschritten wer ¬ den darf, um Bedienpersonal im Bereich der Maschine nicht zu gefährden. Z.B. ist im Wartungszustand v gre nz = 1,5 v max und v max = 15 m/min, um die Gefahren für das Bedienpersonal auf ein vertretbares Maß zu reduzieren. Im Normalbetrieb ist v max deutlich höher als die Kriechgeschwindigkeit und v gre nz ist eine maximale mechanische Bahngeschwindigkeit, die nicht überschritten werden darf, um Beschädigungen der Maschine zu vermeiden. Entsprechend unterscheiden sich die Geschwindig ¬ keitssollwerte v so ii im Wartungs- und Normalbetrieb und sind den entsprechenden Geschwindigkeitsschwellenwerten v max ange- passt. Die Geschwindigkeitsschwellenwerte v max und Geschwin- digkeitsgrenzwerte v gre nz für die verschiedenen Betriebszu- stände werden als Festwerte in einem Sicherheitsprogramm hinterlegt, das von der Steuereinheit 10 ausgeführt wird. Zur Auswertung von vi st wird eine Toleranzabweichung von v so n vorgegeben. Die Maschine wird abgeschaltet, wenn vi st um mehr als die Toleranzabweichung von v so n abweicht. Diese Maßnahme dient dazu, mögliche Fehlerfassungen der Drehzahlen der Moto- ren 5 und/oder des Durchmessers der dritten Antriebsrolle 4 zu berücksichtigen, die zu einer fehlerhaften Ermittlung von Vi S führen. Die Abschaltung der Maschine (d.h. der Motoren 5) erfolgt dabei in üblicher Weise ("betriebliche Abschaltung"), solange vi st nicht den Geschwindigkeitsschwellenwert v max über- schreitet, da in diesem Fall kein gefährlicher Zustand der

Maschine droht und daher eine Notabschaltung nicht erforderlich ist.

Zum Schutz vor Manipulationen wird die Maschine ferner be- trieblich abgeschaltet, wenn die Differenz vi st - v so n länger als eine vorgegebene erste Toleranzzeitdauer konstant bleibt, insbesondere also, wenn vi st und v so n länger als die erste To ¬ leranzzeitdauer übereinstimmen. Dabei wird als erste Toleranzzeitdauer vorzugsweise die Dauer einer Anzahl von Umdre- hungen einer Antriebsrolle 2, 3, 4 vorgegeben. In einer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels wird die Maschine ferner betrieblich abgeschaltet, wenn für eine geeignet festzulegende Anzahl aufeinander folgender Motorumdrehungen, beispielsweise für zwei aufeinander folgende Umdrehungen, exakt glei- che Drehzahlen ermittelt werden, da auch dieses Verhalten unwahrscheinlich ist und auf eine Manipulation oder einen Systemfehler hindeutet.

Wenn vi st größer als v max ist, erfolgt eine sichere Abschaltung der Maschine. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel er ¬ folgt die sichere Abschaltung der Maschine erst, wenn vi st länger als eine vorgegebene zweite Toleranzzeitdauer größer als v max ist, sofern vi st während der zweiten Toleranzzeitdauer nicht Vg r enz überschreitet. In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels braucht die Maschine im Falle, dass v max die Kriechgeschwindigkeit und v grenz > vi st > v max ist, nur dann abgeschaltet werden, wenn eine Schutztür 19 entriegelt ist oder sich eine Person im durch die Schutztür 19 geschützten Bereich der Maschine befindet.

Im Fall vi st > v gren z wird die Maschine in jedem Fall sofort notabgeschaltet.

Für die dritte Antriebsrolle 4 wird vorzugsweise anhand von Gleichung [1] aus dem jeweiligen Geschwindigkeitssollwert v so ii und dem erfassten momentanen Durchmesser eine zuge- hörige momentane Solldrehzahl n so n des zugehörigen Motors 5 ermittelt und entsprechend eingestellt.

Im Falle der dritten Antriebsrolle 4 kann ein Wellenbruch der zugehörigen Motorwelle 6 durch eine Analyse der erfassten Drehzahl und des erfassten Durchmessers erkannt werden, da die Drehzahl an der Motorwelle 6 und der Durchmesser unabhängig davon an der dritten Antriebsrolle 4 erfasst werden. Im Falle eines erkannten Wellenbruchs wird die Maschine eben ¬ falls abgeschaltet.

Sobald als Betriebszustand der Maschine der Wartungsbetrieb angewählt wurde, erfolgt ein betriebliches Abbremsen der Ma ¬ terialbahn auf eine Bandgeschwindigkeit, die kleiner als die Kriechgeschwindigkeit ist. Sobald die Kriechgeschwindigkeit für alle Antriebe unterschritten ist, wird die Bandgeschwindigkeit mit der Kriechgeschwindigkeit als v max wie oben be ¬ schrieben überwacht. Zusätzlich wird ein Freigabesignal feh ¬ lersicher abgesetzt, das das Erreichen der Kriechgeschwindig ¬ keit signalisiert und als Freigabe für die Entriegelung der Schutztüren 19 verwendet wird.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner eine Unwuchtüberwachung der dritten Antriebsrolle 4 vor. Dazu wird der Durchmesser der dritten Antriebsrol- le 4 periodisch mit einer genügend hohen Abtastrate erfasst, beispielsweise mindestens fünfmal pro Umdrehung der dritten Antriebsrolle 4. Aus diesen Messungen werden für jede Umdre ¬ hung ein größter und ein kleinster erfasster Durchmesser er- mittelt. Eine zu große Diskrepanz zwischen diesen beiden Durchmesserwerten deutet auf eine Unwucht der dritten Antriebsrolle 4 hin, die beispielsweise durch eine asymmetri ¬ sche Wicklung der Materialbahn auf der dritten Antriebsrol- le 4 zurückzuführen ist. Eine derartige Unwucht kann die Ma ¬ schine schon bei wesentlich kleineren Bahngeschwindigkeiten als der maximalen mechanischen Bahngeschwindigkeit, die im Normalbetrieb als v gren z gesetzt wird, zerstören. Daher ist die Unwuchtüberwachung eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Da die Messungen des Durchmessers der dritten Antriebsrolle 4 aber in der Regel relativ ungenau sind, wird eine Glättung der Messungen durchgeführt werden, die mehrere Umdrehungen der dritten Antriebsrolle 4 berücksichtigt. Dazu werden eine Toleranzdifferenz für die erfassten Durchmesser, eine Umdrehungsanzahl i und eine Toleranzanzahl 2 vorgegeben. Die Maschine wird abgeschaltet, wenn für mehr als 2 von i aufein ¬ ander folgenden Umdrehungen der dritten Antriebsrolle 4 die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten jeweils während einer Umdrehung erfassten Durchmesser größer als die Toleranzdifferenz ist. Beispielsweise wird für 2 = Ni/2 die Maschine abgeschaltet, wenn die Differenz für mehr als die Hälfte der i Umdrehungen größer als die Toleranzdifferenz ist.

Die Durchmessermessungen werden dabei ständig anhand der parallel durchgeführten Drehzahlmessungen auf Plausibilität überwacht, um einen Ausfall der Durchmessermessungen diagnos- tizieren zu können.

Obwohl die Erfindung im Detail durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .