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Patent Searching and Data


Title:
WEB-GUIDING OR SHEET-GUIDING MACHINE, AND METHOD OF OPERATING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/071312
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes a web-guiding or sheet-guiding machine in which webs or sheets are transported along a transporting path (z) and which has at least one roller nip, it being possible for at least one of the rollers which bounds the roller nip, or is located downstream of the roller nip on the transporting path, to be driven by an electric drive. The electric drive is assigned a power divider, and the web-guiding or sheet-guiding machine is equipped with a safety device which makes it possible to monitor whether foreign bodies are penetrating into the roller nip and/or whether a specified torque for the drive is being maintained. The safety device here comprises a first measuring device, which can monitor at least a first, electric variable, the power made available to the drive by the power divider. The safety device comprises a second measuring device, which can measure a second, physical variable, this second, physical variable having a functional relationship with the first, electric variable. The safety device comprises a computer module by means of which the time profiles of the two variables can be compared with one another and, in the event of deviations in the time profiles, alarm signals can be generated.

Inventors:
MIDDELBERG GERHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/011525
Publication Date:
June 28, 2007
Filing Date:
December 01, 2006
Export Citation:
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Assignee:
WINDMOELLER & HOELSCHER (DE)
MIDDELBERG GERHARD (DE)
International Classes:
B41F33/00; B65H26/00
Foreign References:
EP1211495A22002-06-05
EP0976674A12000-02-02
DE10027442A12001-12-06
DE19600110A11997-07-10
DE10321600A12004-12-23
DE10321642A12005-01-05
Attorney, Agent or Firm:
WINDMÖLLER & HÖLSCHER KG (Lengerich, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bahn- oder bogenführende Maschine, in der Bahnen oder Bögen entlang eines Transportweges (z) transportiert werden, mit zumindest einem Walzenspalt,

- wobei zumindest eine der Walzen, die den Walzenspalt begrenzt oder auf dem Transportweg stromabwärts des Walzenspaltes liegt, von einem elektrischen Antrieb aπtreibbar ist,

- wobei dem elektrischen Antrieb ein Leistungssteller zugeordnet ist,

- wobei die Bahn- oder bogenführende Maschine mit einer Sicherheitsvorrichtung ausgestattet ist, mit welcher überwachbar ist, ob Fremdkörper in den Walzenspalt eindringen und/oder ob eine Drehmomentvorgabe für den Antrieb eingehalten wird, wobei die Sicherheitsvorrichtung eine erste Messvorrichtung umfasst, mit welcher zumindest eine erste elektrische Größe der dem Antrieb vom Leistungssteller zur Verfügung gestellten Leistung überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Sicherheitsvorrichtung eine zweite Messvorrichtung umfasst, mit welcher eine zweite physikalische Größe messbar ist, wobei diese zweite physikalische Größe einen funktionellen Zusammenhang mit der ersten e- lektrischen Größe aufweist, und dass die Sicherheitsvorrichtung ein Rechnermodul umfasst, mit dem der zeitliche Verlauf der beiden Größen miteinander vergleichbar ist und mit welchem bei Abweichungen des zeitlichen Verlaufs Warnsignale generierbar sind.

2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Messvorrichtung der drehmomentbildende Strom überwachbar ist.

3. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Messvorrichtung eine mechanische Größe überwachbar ist.

4. Maschine nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Größe die Bahnspannung und/oder die Bahngeschwindigkeit ist.

5. Maschine nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messvorrichtung zumindest einen Drehgeber und/oder einen berührungslosen, die Bahn erfassenden Sensor und/oder zumindest eine Pendelwalze und/oder zumindest eine Messwalze mit einer Kraftmesseinrichtuπg umfasst.

6. Maschine nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messvorrichtung auch über Messmittel und/oder Steuermodule verfügt, mit denen der Einfluss der Bahndehnung berücksichtigbar ist.

7. Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Messvorrichtung ebenfalls elektrische Größen messbar sind.

8. Verfahren zum Betrieb einer bahn- oder bogenführenden Maschine mit zumindest einem Walzenspalt,

- bei dem zumindest eine der Walzen, die den Walzenspalt begrenzt oder

auf dem Transportweg stromabwärts des Walzenspaltes liegt, von einem elektrischen Antrieb angetrieben wird,

- und ein Leistungssteller die Leistung für den elektrischen Antrieb bereitstellt, wobei eine Sicherheitsvorrichtung im Normalbetrieb der Maschine zugeschaltet ist, welche überwacht, ob Fremdkörper in den Walzeπspalt eindringen und/oder ob eine Drehmomentvorgabe für den Antrieb eingehalten wird,

- wobei die Sicherheitsvorrichtung hierzu mit einer ersten Messvorrichtung zumindest eine erste elektrische Größe der dem Antrieb vom Leistungssteller zur Verfügung gestellten Leistung überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung mit einer zweiten Messvorrichtung eine zweite physikalische Größe misst, wobei diese zweite physikalische Größe einen funktionellen Zusammenhang mit der ersten elektrischen Größe aufweist, und dass die Sicherheitsvorrichtung mit einem Rechnermodul den zeitlichen Verlauf der beiden Größen miteinander vergleicht und bei Abweichungen des zeitlichen Verlaufs Warnsignale generiert.

Description:

Bahn- oder bogenführende Maschine sowie Verfahren zum Betrieb derselben

Die Erfindung betrifft eine bahn- oder bogenführende Maschine nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine nach Anspruch 8. Bahn- oder bogenführende Maschinen werden in den verschiedensten Bereichen der Technik eingesetzt. Druckmaschinen und Kaschiermaschinen fallen in der Regel unter diese Definitionen. Maschinen zum Auf- oder Abwickeln von Bahnen und Reversiervorrichtungen gehören ebenfalls zu diesem Maschinentyp. Auch Folienextrusionsanlagen verfügen über Folientransport- und Abquetschwalzen, die den allfälligen Aufwickelvorrichtungen vorgeschaltet sind.

All diese Maschinen verfügen über eine Mehrzahl von Transportwalzen und oft auch über Walzenspalte. Unter Walzenspalt wird hierbei bereits ein geringer Abstand zwischen zwei Walzen angesehen, der die gesetzlichen oder berufsgenossenschaftlichen Sicherheitsvorschriften in dem jeweiligen technischen Bereich oder dem jeweiligen Land unterschreitet oder aus sonstigen Erwägungen Sicherheitsmaßnahmen nahe legt. In Deutschland gelten in diesem Zusammenhang bereits besondere Sicherheitsvorschriften, die ab einem Walzenabstand von 120 mm besondere Sicherheitsvorkehrungen notwendig machen. Auf diese Weise sollen beispielsweise Quetschungen an Gliedmaßen des Bedienpersonals vermieden oder die Konsequenzen solcher Quetschungen abgemildert werden.

Die meisten Walzenspalte bei den vorstehend beispielhaft angeführten Maschinen werden aber durch einen direkten mechanischen Kontakt zwischen dem transportierten Material (i. A. Bögen oder Bahnen) und den beiden Walzen

gekennzeichnet sein. Dies ist bei Betrieb der Maschine, beispielsweise zwischen Bedruckstoff sowie Druckplatten und Gegendruckzylinder, der Fall. Bei einem Kontaktwickler ist eine solche Situation vor allem zwischen Kontaktwalze und Wickelhülse im normalen Wickelbetrieb gegeben. Der Transport der Bahnen oder Bögen durch diese Walzenspalte wird in der Regel durch die Drehbewegung der den Walzenspalt begrenzenden Bahnen oder zumindest einer nachfolgenden Walze bestimmt. Diese zumindest eine Walze stellt das für den Transport des Materials durch den Spalt notwendige Drehmoment zur Verfügung. Daher wird zumindest eine dieser Walzen angetrieben sein.

Zu diesem Zweck werden bei Druck-, Wickel- oder Verpackungsmaschinen Elektromaschinen der unterschiedlichsten Bauarten eingesetzt. Hierzu zählen Synchron- oder Asynchronelektromotore, wobei auch gleichstrombetriebene Elektromotore noch gebräuchlich sind.

Diesen Elektroantrieben sind Leistungssteller zuzuordnen, die die geeignete Form elektrischer Leistung für den Motor bereitstellen.

Wie vorstehend erwähnt unterliegen die Walzenspalte einer sicherheitstechnischen Beobachtung. Zu diesem Zweck werden oft vor den Walzenspalten Absperrgitter und/oder Lichtschranken, die ein „Stop-Signal" für die Antriebe der maßgeblichen Walzen generieren können, eingesetzt. Eine andere Möglichkeit, Quetschungen in den Walzenspalten vorzubeugen, jedoch gleichzeitig eine größtmögliche Zugänglichkeit des Walzenspaltes zu gewährleisten, besteht in einer sinnvollen Begrenzung des Drehmomentes der zumindest einen Walze, die das Drehmoment für den Transport der Bahnen oder der Bögen durch den Walzenspalt bereitstellt. Dies kann durch eine Begrenzung - in der Regel Regelung - des drehmomentbildenden Stromes geschehen. Auf diese Weise kann es möglich sein, die Walze unterhalb eines gefährlichen Drehmoments zu betreiben. Allerdings kann auch ein „Not aus" in Folge eines Drehmomentanstiegs erfolgen. Ein solcher Drehmomentanstieg kann von einem Fremdkörper - wie einer Hand - im Walzenspalt ausgelöst werden.

Handelsübliche Leistungssteiler, zu denen auch Frequenzumrichter für die Dreh- oder Wechselstrommotoren gehören, verfügen oft über die Möglichkeit, den Strom an einem ihrer Ausgänge zu messen. Hierzu sind oft sogenannte „Shunts", also Beistandswiderstände, vorgesehen. Diese Messung kann der Drehmomentregelung oder der Notabschaltung zugrunde gelegt werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Messung mit lediglich einem Messsystem Sicherheitsrisiken in sich birgt. Es kann vorkommen, dass ein solches Messsystem ungenau oder gar nicht misst und auf diese Weise zu niedrige Stromistwerte an den Leistungssteller oder eine Steuervorrichtung meldet, so dass der Stromregler einen zu hohen drehmomentbildenden Strom an den betreffenden Antrieb weitergibt. Damit könnte der Antrieb ein zu hohes Drehmoment erzeugen und die gesamte Sicherheitsvorrichtung wäre wertlos.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Maschine vorzuschlagen, bei der die Einhaltung der Drehmomentvorgabe und/oder die Beobachtung von Drehmomentanstiegen zuverlässiger überwacht werden.

Diese Aufgabe dadurch gelöst, - dass die Sicherheitsvorrichtung eine zweite Messvorrichtung umfasst, mit welcher eine zweite physikalische Größe messbar ist, wobei diese zweite physikalische Größe einen funktionellen Zusammenhang mit der ersten elektrischen Größe aufweist, und dass die Sicherheitsvorrichtung ein Rechnermodul umfasst, mit dem der zeitliche Verlauf der beiden Größen miteinander vergleichbar ist und mit welchem bei Abweichungen des zeitlichen Verlaufs Warnsignale generierbar sind.

Vorteilhafterweise wird man als zweite physikalische Größe eine Größe wählen, die in einem funktionalen Zusammenhang zu der ersten Größe steht. Damit sind vor allem mechanische Größen wie die Bahngeschwindigkeit oder die Bahnspannung gemeint, die schnell und aus nachvollziehbaren Gründen auf eine änderung des Drehmomentes einer maßgeblichen Transportwalze reagieren. Jedoch ist nicht gesagt, dass beispielsweise zwischen Drehmoment

und Bahπspannung ein einfacher analytischer Zusammenhang bestehen muss. Aufgrund der Vielzahl der Einflussfaktoren auf diese Größen kann dieser funktionale Zusammenhang auch lediglich mit empirischen Werten quantifizierbar und beispielsweise in Form einer Kalibriertabelle abgelegt sein.

Manche bahnverarbeitende Maschine wird ohnehin über Vorrichtungen zur Messung dieser mechanischen Größen verfügen. Die Bahngeschwindigkeit wird insbesondere bei Druckmaschinen, aber auch bei Wicklern durch Drehgeber an Walzen, aber auch durch alle Arten von berührungslosen Sensoren gemessen. Zu diesen berührungslosen Sensoren zählen auch optische Sensoren, die beispielsweise den Durchgang von Registermarken registrieren. Alle Arten von Sensoren können mit geeigneten Auswertemodulen in Verbindung stehen. Zur Messung der Bahnspannung können Pendelwalzen eingesetzt werden. Pendelwalzen sind oft ohnehin bei bahnführenden Maschinen vorgesehen, um die Bahnspannung konstant zu halten. Hierzu sind sie in ihrer Position veränderlich aufgehängt. Hierbei wird auf die Achse der Pendelwalze eine Kraft - beispielsweise durch einen Pneumatikzylinder - ausgeübt. Diese Kraft beeinflusst die Bahnspannung. Die änderung der Pendelwalzenposition, die eine Folge von Bahnspannungsschwankungen ist, kann beispielsweise mit Positionssensoren aufgezeichnet werden, so dass Informationen zur Bahnspannung gewonnen werden können.

Auch Messwalzen, deren Achsen mit Kraftmessgeräten in Wirkverbindung stehen, können vorteilhafterweise zur Messung der Bahnspannung eingesetzt werden.

Auch andere als mechanische Messgrößen sind als „zweite physikalische Größen" verwendbar. So kann einem ersten Strommessgerät zur Messung des drehmomentbildenden Stromes schlicht ein zweites Strommessgerät nachgeschaltet werden. Noch vorteilhafter könnte jedoch sein, bei der zweiten Messung eine andere verwandte elektrische Größe zu messen. So könnten beispielsweise bei einem Drehstromsystem von den beiden Messsystemen unterschiedliche „Stromzeigerkomponenten" gemessen werden. Auch eine Abweichung dieser Komponenten kann auf Fehler oder auf plötzliche

änderungen der Drehmomeπtanforderungen zurückgehen. Auch die Anwendung verschiedener Strommessprinzipien kann Vorteile mit sich bringen. So kann beispielsweise eine potentialbehaftete, standardmäßig an einem Frequenzumrichter vorhandene Shuntmessung durch eine potentialfreie Strommessung über ein Magnetfeldmessgerät (z. B. Hall-Sonde oder magnetoresistiver Sensor) als zweite Messung ergänzt werden. Als Folge solcher Maßnahmen würde die Anfälligkeit der Messung gegenüber einzelnen Fehlerursachen sinken.

Bei der Anwendung zweier Messsysteme zur überwachung des Walzenspaltes kann die „Hierarchie" der beiden Messsysteme in unterschiedlicher Weise vorteilhaft gestaltet werden. Bei zwei gleichschnell ansprechenden oder gar gleichen Messsystemen können die Messwerte völlig gleichberechtigt verarbeitet werden. So könnte beim Einsatz zweier Strommesssysteme im Normalbetrieb des Wicklers bereits bei einer geringen Zahl abweichender Messwerte Alarm gegeben werden, so dass der fehlerhafte Sensor ausgetauscht wird. Es kann vorteilhaft sein, bei einem solchen System ein „Not- Signal" von einer Steuervorrichtung auslösen zu lassen, sobald eines der beiden Messsysteme einen steilen Drehmomentanstieg anzeigt. Bei einer Kombination eines schnell ansprechenden Messsystems mit einem langsamer arbeitenden Messsystem ist es in der Regel von Vorteil, die „Not- aus"-Funktion ausschliesslich von dem schnell ansprechenden Messsystem auslösen zu lassen. Dem langsameren System kommt dann die Aufgabe zu, regelmäßig Messwerte zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe die korrekte Funktion des schnell ansprechenden Systems überwacht wird. Diese Möglichkeit dürfte bei einer Kombination einer Messung des drehmomentbildenden Stromes mit einer Messung von Charakteristika der Bahnmechanik zu bevorzugen sein, da sich Größen wie Bahnspannung und Geschwindigkeit in der Regel langsam ändern. Die Abstände zwischen der übermittlung von Messwerten des überwachenden Messsystems können durchaus sehr groß gegenüber der Ansprechzeit des überwachten Systems sein. Viele Sicherheitsvorschriften dürften sich schon erfüllen lassen, wenn die Abstände zwischen solchen Messungen im Stundenbereich liegen. Auch unregelmäßige Abstände sind denkbar.

Allgemein sei hier noch einmal darauf hingewiesen, dass es bei allen Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft sein kann, eine Notabschaltung oder eine sonstige automatische Sicherheitsmaßnahme - um die Maschine in einen sichereren Zustand zu überführen - aufgrund eines Warnsignals herbeizuführen.

Vor dem Hintergrund der Erfindung kann das Rechnermodul, mit dem der zeitliche Verlauf der beiden Größen miteinander verglichen wird, in unterschiedlicher Weise sowohl von der Hardware- als auch von der Softwareseite ausgestaltet sein. Gemeint ist zunächst jede Komponente, also jedes Modul, das von seiner Funktion her diese Aufgabe erledigen kann. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zwei solche Module vorgesehen werden, um auch hier eine Redundanz zu erzeugen und die Störungssicherheit weiter heraufzusetzen.

Ein solches Modul kann auf die oft ohnehin vorhandene CPU des Leistungsstellers - oft eines handelsüblichen Frequenzumrichters zurückgreifen. Diese Hardwarekomponenten können in einfacher Weise durch die Beaufschlagung mit Software so weitergebildet werden, dass sie die Funktion erfüllen können. Geeignete Hardwarekomponenten finden sich in der Regel auch an der Maschine selbst. Diese wird oft von einem Industriecomputer aus gesteuert. Auch solche Hardwareeinheiten können durch Programmierung die Rolle des Steuerungsmoduls wahrnehmen. In einem Funktionspaar aus einem Steuerungsmodul im Frequenzumrichter und einem Steuerungsmodul im Steuerungscomputer wird eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gesehen.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor. Auf die Darstellung von Maschinen kann im vorliegenden Zusammenhang verzichtet werden. Jedoch wird in Bezug auf Bahnwickelvorrichtungen, die in der erfindungsgemäßen Weise weiterbildbar sind und die beispielsweise Walzenspalte umfassen, auf die folgenden Druckschriften verwiesen: DE 103 21 601 , DE 103 21 642 und DE 103 21 600.