用于识别货物幅面的断裂的方法和装置 |
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| 申请号 | CN200980155747.1 | 申请日 | 2009-11-27 | 公开(公告)号 | CN102301069B | 公开(公告)日 | 2015-05-20 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | J.施塔克尔; A.施图肯坎珀; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的一种方法和一种装置，其没有光学 传感器 系统也行。在此，在机器处存在的具有转速调节器的传动单元的传动数据被分析。 | ||||||
| 权利要求 | 1.在用于制造和/或处理货物幅面（100）的机器中识别货物幅面（100）的断裂的方法，其中所述机器包括至少一个传动单元AE用于运输货物幅面（100），所述传动单元AE具有至少一个转速调节器（3）， |
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| 说明书全文 | 用于识别货物幅面的断裂的方法和装置技术领域[0001] 本发明涉及在用于制造和/或处理货物幅面（Warenbahn）的机器中识别货物幅面的断裂（Abriss）的一种方法和一种装置。 背景技术[0002] 在制造和/或处理货物幅面时，对生产力提高的要求导致机器的越来越高的产量并且因此还导致货物幅面的越来越高的速度或越来越高的机器速度。 [0003] 作用于货物幅面的、在低速时还没有问题的力，在高速时导致例如货物幅面的摆动的现象并且连续引起货物幅面的断裂。这样的不受控制的和不期望的断裂总是导致机器停止并且因此导致生产亏损（Produktionsausfall）。与这种断裂相关联的另一问题在于，只要未足够快地识别出断裂的出现，货物幅面就不受控制地通过机器或机器的部分区域。 [0004] 或者机器或者机器的部分区域在此或多或少地用货物幅面或货物幅面的部分污染或阻塞，这在必要时可能例如由于货物幅面的断裂端部的不期望的卷起而导致长清理时间和/或导致机器的损坏。 [0005] 作为用于制造和/或处理由纸、纸板、塑料薄膜、金属薄膜、纺织物或者包括这些材料中的两种或更多种的复合材料组成的货物幅面的机器的典型示例其中可以列举造纸机、印刷机、压光机、轮转模切机或者旋转切割机等等。 [0006] 在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的方法和装置例如从DE 42 16 653 A1中已经已知，其中在这里货物幅面是纸幅面并且机器是造纸机。该造纸机具有压制部分和带有多个干燥组的干燥部分，其中纸幅面在经过干燥部分之后被卷起。在两个干燥组之间存在具有露出的纸幅面行列的区域的情况下，作为用于识别纸幅面的断裂的装置可以使用光栅（Lichtschranke），所述光栅的光束对准纸幅面。光栅的作用原理在于，光程的由纸幅面引起的中断在光学传感器的方向上被配准（registrieren）。在纸幅面断裂时，光到达传感器，该传感器现在生成电信号，通过该电信号开始希望的行动。对于造纸机在干燥组之间的区域中不具有露出的纸行列（Papierzug）的情况，DE 42 16 653 A1提出，在干燥部分的区域中布置断裂探测器，以便能够在干燥部分的区域中识别纸幅面的断裂，在该区域中纸幅面布置在干燥毡（Trockenfilz）上方。断裂探测器具有发送/接收单元，其中发送单元将可见光辐射到纸幅面上。接收单元接收在纸幅面处所反射的光，其被分解成标准化的红光值、绿光值和蓝光值以及必要时分解成亮度值。在出现纸幅面的断裂时，可见光不再在纸幅面处、而是根据干燥毡的色调在干燥毡处被反射，使得接收单元检测所反射的光的变化，该变化适于识别断裂。 [0007] 这些已知的、在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的方法和装置基本上基于光学传感器系统，这些传感器系统在恶劣的制造条件下快速地被弄脏并且因此必须经常被清理和再调准，以便避免错误测量。由于在机器处一般仅逐点地布置光学传感器系统，快速识别以及此外还有对断裂的准确定位被阻碍。因此在已知的、基于光学传感器系统来识别货物幅面的断裂的方法和装置的情况下，常常导致在识别断裂时的不期望的延迟或者不识别断裂，因为货物幅面的断裂材料阻碍该识别。 发明内容[0008] 因此提出任务，提供在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的一种新的方法和一种新的装置，其避免光学传感器系统的缺点。 [0009] 该任务针对在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的方法被解决，其中所述机器包括至少一个具有至少一个转速调节器的传动单元以用于运输货物幅面，其方式是，在至少一个转速调节器处检测传动数据的曲线（Verlauf）和确定额定转速的额定值的曲线，并且在确定传输数据的确定的升高并且同时保持额定值的情况下识别货物幅面的断裂。 [0010] 该任务针对在用于制造和/或处理货物幅面的机器中识别货物幅面的断裂的装置被解决，其中所述机器包括至少一个具有至少一个转速调节器的传动单元以用于运输货物幅面，其方式是，所述装置包括至少一个分析单元以用于在至少一个转速调节器处检测传动数据的曲线和确定额定转速的额定值的曲线，其中所述至少一个分析单元被设置，用以在确定传动数据的确定的升高并且同时确定额定值的保持的情况下识别货物幅面的断裂。 [0011] 在此，将“传动数据的升高”一般理解为传动数据值的正的以及负的升高。 [0012] 根据本发明的方法和根据本发明的装置在不使用光学传感器系统的情况下工作。由此取消昂贵的清理或维护工作以及与此通常所关联的机器停止。对于根据本发明的方法和根据本发明的装置的实现，现在量取和使用可在传动单元的转速调节器处所量取的信号，以便直接地和没有时间延迟地探测货物幅面的断裂。 [0013] 作为确定额定转速的额定值，可以在转速调节器处可量取例如额定转速本身或者额定速度等。 [0014] 所述装置可以以少的耗费在已经存在的机器处被实施。只需要分开地量取在传动单元处已经存在的转速调节器的信号并且相应地处理所量取的信号，必要时还可以在识别货物幅面的断裂时触发另外的行动（Handlungen），例如停止机器或至少机器的部分，输出警报信号，等等。 [0015] 在此情况下，传动单元被理解为例如轧辊、滑轮、传动带、夹持设备等等。夹持设备例如是一对相对运行的轧辊、滑轮、运送带等等，具有其间布置的缝隙，其中货物幅面被夹持在夹持设备中并且穿过缝隙被运送。 [0016] 所述转速调节器借助于额定值将传动单元的转速调节到希望的额定转速。借助于转速调节器来控制传动单元的方法和装置例如从DE 10 2007 003 695 A1中已经已知。传动单元的所调整的转速在此对在传动单元处通过并且因此继续运输的货物幅面的运输速度具有直接的影响。对于转速调节器来说，优选使用包括I环节的调节器类型、尤其是PI调节器。 [0017] 对于机器运营商来说，在使用根据本发明的解决方案的情况下得出生产成本的降低以及对货物幅面断裂的更准确和更快的识别和消除。 [0018] 根据本发明的装置尤其是可用于执行根据本发明的方法。 [0019] 有利地，所述方法对于一个或每一个传动单元包括以下步骤： [0020] 在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第一传动数据 和第一额定值 ； [0021] 在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第二传动数据 和第二额定值 ； [0022] 从 和 中形成第一差值 ，并且将 与极限值 相比较； [0023] 从 和 中形成第二差值 ；其中在 和 的情况下货物幅面的断裂被识别。 [0024] 对于该方法优选的是，在 的情况下产生第一信号 并且在 的情况下产生第二信号 ，其中在存在第一信号 并且同时存在第二信号 的情况下可靠地识别货物幅面的断裂。 [0025] 关于根据本发明的装置，已经证明，所述装置的至少一个分析单元被设置用于在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第一传动数据 和第一额定值，此外在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第二传动数据 和第二额定值 ，接着从 和 中形成第一差值 并且将 与极限值 相比较，从和 中形成第二差值 ，并且在 和 的情况下识别货物幅面的断裂。 [0026] 只要对于传动单元得出 和/或 ，则不确定货物幅面的断裂。这一方面基于如下认识：货物幅面的断裂可在传动数据的升高中被察觉出来，但是不是每一个升高都能归因于断裂。因此，如果刮刀在传动单元处存在刮刀运动或者存在货物幅面的额定速度或传动单元的额定转速的变化，则可确定例如传动数据的值的升高。如果出现这种情况，则可在一个或每一个传动单元中检测传动数据的确定的升高，该升高类似于在货物幅面断裂时的表示特征的升高。因此可靠地预防误操作和不必要的机器停止，其方式是，如果确定和/或 ，则排除断裂的存在。 [0027] 来自实践和模拟的经验已经表明，与刮刀运动不同，货物幅面的断裂也直接对必要时存在的相邻的传动单元产生作用。 [0028] 关于每一个传动单元的极限值G一般是恒定的和与时间无关的值，并且对于每一种要分析的传动数据以及每个传动单元可单独地被确定或者必须在初步试验中被确定。 [0029] 在此，尤其是可以考虑转矩额定值DMS或电流消耗值或实际转速形式的传动数据AD。通过对形成力矩的电流的电流测量来确定转矩。 [0030] 根据本发明的装置的至少一个分析单元因此尤其是被构造用于检测转矩额定值DMS、电流消耗值或实际转速形式的传动数据的曲线。 [0031] 特别可靠地识别货物幅面的断裂使得能够检测转矩额定值DMS形式的传动数据。 [0032] 在此，在至少一个转速调节器处检测转矩额定值DMS的曲线和额定值的曲线，并且在确定转矩额定值DMS的确定的升高并且同时保持额定值的情况下，识别货物幅面的断裂。 [0033] 优选地，作为转矩额定值DMS在相应的转速调节器、尤其是PI调节器的输出端处检测调节值、尤其是I分量或P分量。不过与直接的转矩额定值不同，I分量作为调节值是优选的，因为转速调节器的P分量不对信号噪声进行放大，并且因此I分量是较少地有噪声的（verrauscht）。 [0034] 因此关于根据本发明的装置，已经证明，所述装置的至少一个分析单元被设置用于在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第一转矩额定值 和第一额定值 ，此外在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第二转矩额定值和第二额定值 ，接着从 和 中形成第一差值 并且将 与极限值 相比较，从 和 中形成第二差值 ，并且在 和 的情况下识别货物幅面的 断裂。 [0035] 对于根据本发明的方法，已经证明，该方法对于一个或每一个传动单元包括以下步骤： [0036] 在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第一转矩额定值 和第一额定值 ； [0037] 在时刻 在相应传动单元的至少一个转速调节器处检测第二转矩额定值和第二额定值 ； [0038] 从 和 中形成第一差值 ，并且将 与极限值 相比较； [0039] 从 和 中形成第二差值 ；其中在 和 的情况下识别货物幅面的断裂。 [0040] 根据本发明的方法和根据本发明的装置可以有利地在一个传动单元处或在所选择的传动单元或每一个在机器处所存在的具有转速调节器的传动单元处被使用。在此可以分析不同传动单元处的相同或不同类型的传动数据。 [0041] 一般有利的是，所述机器具有至少两个分别具有至少一个转速调节器的传动单元，使得在所存在的传动单元中的至少两个处执行用于识别货物幅面的断裂的方法。这极大地提高了断裂的识别的安全性并且此外能够实现所述断裂的定位。 [0042] 只要机器因此具有至少一个具有至少一个第一转速调节器的第一传动单元和至少一个具有至少一个另外的转速调节器的另外的传动单元，则有利的是，在所述至少一个第一转速调节器处并且此外在至少一个另外的转速调节器处检测传动数据的曲线和确定额定转速DZS的额定值SW的曲线，其中当在第一转速调节器处以及在另外的传输调节器处确定传动数据的确定的升高并且同时保持额定值的情况下，识别货物幅面的断裂，并且此外在至少一个第一传动单元与至少一个另外的传动单元之间的区域中识别货物幅面的断裂的位置。 [0043] 在此，传动单元与货物幅面的断裂越近，传动数据的变化越剧烈。因此特别优选的是，监视所有存在的传动单元，以便能够明确地定位断裂的位置并且将所述位置分配给一个或两个传动单元。 [0044] 在所述机器的两个传动单元处执行所述方法，其中在两者处彼此无关地识别货物幅面的断裂并且调准两个结果，提高该方法的安全性并且使错误识别和不必要的机器停止的出现最小化。在此，只有当对于两个或更多个传动单元来说分别满足条件 和时，断裂才被识别。如果仅对于传动单元之一来说满足条件 和 ，但是在所述的或另外的传动单元处不满足，则与此相反优选不识别断裂并且机器运行不中断或者不进行在断裂时要进行的其他行动。 [0045] 因此不仅可以更可靠地识别货物幅面的实际断裂，而且可以在机器中检测该断裂的准确位置。如果对于两个相邻的传动单元来说满足条件 和 ，则一般可以以在这两个传动单元之间的断裂为出发点。这使得确定在机器处在断裂之后要执行的行动变得容易，并且显著有助于更快的问题消除和机器的缩短的停止和生产亏损。 [0046] 有利的是，根据本发明的方法被用于识别由纸、纸板、薄膜、纺织材料等等组成的货物幅面的断裂。 [0047] 此外已经证明，使用根据本发明的方法用于在造纸机、印刷机、压光机、轮转模切机、旋转切割机等等形式的机器中识别货物幅面的断裂。尤其是已经证明根据本发明的方法和根据本发明的装置在造纸机的干燥组形式的一个或多个传动单元处的应用。在此，造纸机可以在干燥组中包括例如30个或更多个传动装置。 [0048] 只要所述机器具有至少两个传动单元，所述传动单元分别具有至少一个转速调节器，则表明为有利的是，所述装置只具有一个分析单元，该分析单元主管两个或更多个传动单元并且因此是成本低的。但是同样可能的是，提供具有每传动单元至少一个分析单元的装置。 [0049] 在识别货物幅面的断裂时，优选产生至少一个光学的和/或声学的警报信号。该警报信号在此可以仅仅被用于使机器的操作人员注意到该断裂。但是此外该警报信号还可以被用于停止所述机器或开始另外的行动，例如以便防止用该货物幅面损坏和/或堵塞该机器。此外可以借助于该警报信号在机器中实现对断裂的定位，其方式是，例如对断裂的状况（Lage）进行相应的光学显示。 [0050] 根据本发明的装置优选包括至少一个输出单元，该输出单元被设置用于在识别出货物幅面的断裂时输出光学的和/或声学的警报信号。作为用于输出声学警报信号的输出单元，尤其是使用喇叭、铃等等。作为用于输出至少一个光学警报信号的输出单元，尤其是使用显示器、屏幕、警报灯等等。在此可以将至少一个输出单元直接布置在机器处或机器旁，或者但是布置在距机器较大的距离处并且因此能够实现机器的远程监视。 [0052] 图1至3应当示例性地阐述根据本发明的方法和根据本发明的装置。 [0053] 因此： [0054] 图1示意性地示出装置连同机器的传动单元； [0055] 图2示出用于在具有一个传动单元的机器中识别货物幅面的断裂的流程图；以及[0056] 图3示出用于在具有多于一个的传动单元的机器中识别货物幅面的断裂的流程图。 具体实施方式[0057] 图1示意性地示出在用于制造和/或处理货物幅面100的机器中识别货物幅面100的断裂的装置1。仅仅示出机器的用于运输货物幅面100的传动单元AE。该机器例如是造纸机或印刷机，其例如处理纸、纸板或薄膜形式的货物幅面100。传动单元AE包括转速调节器3、传动马达4和由轧辊5、6构成的夹持装置，其中轧辊5、6分别在箭头方向上围绕其相应的旋转轴7、8旋转。额定值发送器2为转速调节器预先给定确定额定转速DZS的额定值SW，其中额定值SW在不同的时刻 由装置1读出。额定值发送器2在此情况下当然还可以是转速调节器3的组成部分。装置1包括至少一个分析单元以用于在至少一个转速调节器3处检测传动数据AD的曲线和额定值SW的曲线。作为传动数据AD可以考虑例如转矩额定值DMS、电流消耗值或者实际转速，其在转速调节器处可被量取。作为额定值SW，可以可量取额定转速、额定速度等等。转速调节器（3）和传动马达（4）在此是通过箭头在所述转速调节器（3）和传动马达（4）之间表明的调节回路的组成部分。装置1的分析单元被设置，用于在确定传动数据AD（例如转矩额定值DSM）的确定的升高并且同时确定额定值SW（例如额定转速DZS）的保持的情况下识别货物幅面100的断裂R。一旦借助于装置1识别出断裂R，则现在需要的或者希望的行动、如输出警报信号、停止机器或至少传动单元AE等，可以通过装置1来引起。为此所需的输出单元和/或装置1与机器或传动单元AE的电路连接在图1中出于清楚的原因未详细示出。 [0058] 图2示出用于在具有一个传动单元AE（参阅图1）的机器中识别货物幅面100的断裂R的流程图，其中借助于装置1进行计算。因此在装置1中在相继的时刻 和 读入传动数据AD，并且对于时刻 存储为 和对于时刻 存储为 。在此情况下此外还将例如借助于迟滞元件（Totzeitglied）对值 的延迟传送理解为存储。现在从 和中形成第一差值 。然后将该第一差值D1与事先为传动单元AE所确定的极限值G相比较。在第一差值 不超过极限值G的情况下，认为不存在货物幅面100的断裂并且沿着左侧分支N行进，其中对于新的传动数据AD重复计算。在第一差值D1超过极限值G的情况下，则沿着分支Y行进。但是现在为了能够确定是否实际上存在货物幅面100的断裂R，还需要对额定值SW观察的结果。因此在装置1中在相继的时刻 和 此外读入额定值SW，并且对于时刻 存储为 和对于时刻 存储为 。现在从 和 中形成第二差值 。在第二差值 、即 的情况下，存在额定值SW的变化，并且认为不存在货物幅面100的断裂。沿着右侧分支N行进，其中在新的时刻重复对第二差值 的计算。只要第二差值 ，则不存在额定值SW的变化并且沿着分支Y行进。如果现在确定，不仅 有效而且存在 ，则可靠地识别货物幅面100的断裂R。 [0059] 图3示出在具有多于一个的传动单元AE（参阅图1）的机器中识别货物幅面100的断裂R的另一流程图。因此，替代于如图1中所示的唯一的传动单元AE，在机器处存在第一传动单元AE和至少一个另外的传动单元AEx。传动单元AE、AEx在此在货物幅面100的运输方向上（参见图1中的箭头）来看依次布置，其中可以存在单个装置1或者每传动单元AE、AEx一个装置1。 [0060] 在图3中在图片左侧示出的流程图（参见左侧的点框）涉及第一传动单元AE，而在图3中在图片右侧示出的流程图（参见右侧的点框）涉及另外的传动单元AEx。但是，两个流程图的计算当然在所述一个或多个相应的装置1中进行（参阅图1）。在图片左侧所示的流程图基本上对应于图2，唯一的区别在于，最后没有已经实现货物幅面100的断裂R的识别，而是暂且只存储中间结果 。在图片右侧所示的、对于另外的传动单元AEx的流程图基本上对应于在图片左侧所示的流程图，其中为了标识关于另外的传动单元AEx的数据连贯地补充下标x。在图片右侧的流程图结束时，同样没有已经实现货物幅面100的断裂R的识别。暂且只存储中间结果 。现在将值 和 聚集在一起。如果由所述一个装置1或多个装置1在第一传动单元AE处以及在另外的传动单元AEx处识别出存在中间结果、 ，则实际上识别出断裂R并且开始连续所需要的或希望的行动。如果只在传动单元AE或另外的传动单元AEx处存在断裂的识别，即只检测出值 而没有检测出值Rx，又或者只检测出值Rx而没有检测出值 ，则系统限制地仍没有确定出断裂R并且分别重复地运行流程图。 [0061] 在多于两个的传动单元的情况下，尤其是将对于每一个传动单元将所有中间结果至 都包括到是否实际上存在断裂R的识别中来。在此，尤其是分开地检测彼此相邻和沿着货物幅面100的运输方向布置的传动单元AE的结果 至 ，以便能够关于机器中的货物幅面100的断裂R的位置进行分析。 |
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