Übersicht
Eine Bahnspannungsregelung mit offenem Regelkreis ist normalerweise einfacher und kostengünstiger und man kann damit zuverlässig eine konstante und gleichmäßige Bahnspannung beim Abrollen sicherstellen. Obwohl normalerweise eine Bahnspannungsregelung mit geschlossenem Regelkreis genauere und gleichmäßigere Ergebnisse liefert, kann unter Umständen bei bestimmten Prozessen eine Bahnspannungsregelung mit offenem Regelkreis vorteilhafter sein. Wesentliche Faktoren sind hier: die Gesamtkosten und Komplexität der Installation eines Systems mit geschlossenem Regelkreis, ein Platzmangel für ein solches System, eine vorgegebene Toleranz bezüglich der Bahnspannungen (Fähigkeit eines Materials oder Prozesses, Schwankungen der Bahnspannung um den optimalen Einstellwert auszuhalten), oder durch den Prozess gegebene Beschränkungen oder Grenzen, um nur einige zu nennen.
Die Bahnspannungsregelsysteme mit offenem Regelkreis verlassen sich normalerweise zur Spannungsregelung vollständig auf eine indirekte Abschätzung des Rollendurchmessers. Geräte und Verfahren wie Ultraschallsensoren, Laser oder Näherungssensoren werden zur Bestimmung oder Errechnung der Änderungen des Rollendurchmessers eingesetzt, und sie leiten diese Informationen an den Bahnspannungsregler weiter. Der Regler verfolgt und/oder errechnet den sich beim Abrollen ändernden Rollendurchmesser und stellt dazu proportional und automatisch die erforderliche Bremswirkung ein. Entsprechend der Formel T=Tq/R (siehe Abbildung 1) erhält man somit eine konstante Bahnspannung von der vollen Rolle bis zum Kern.
Abbildung 1
Da aber hier die Bahnspannung zur Überwachung und Regelung nicht direkt gemessen wird (daher spricht man von einem offenen Regelkreis), hängt die Genauigkeit dieses Regelsystems ausschließlich von der Genauigkeit der Durchmesserberechnung und der Linearität des mit der Walze verbundenen Drehmomentsystems ab.
Solche Drehmomentsysteme sind z.B. Bremsen, Motoren oder Antriebe, die ein lineares und einstellbares Drehmoment erzeugen. Die sehr präzise ansprechenden Montalvo Bremsen erzeugen ruckfrei und zuverlässig das jeweils erforderliche Drehmoment während des gesamten Produktionslaufs. Dies ist einer der Gründe, warum Montalvo ein so gesuchter und bevorzugter Lieferant von hochwertigen Systemen mit offenem Regelkreis ist.
In einem gut gewarteten System mit absolut linearem Drehmomentsystem kann man mit einer Bahnspannungsregelung mit offenem Regelkreis die Spannung innerhalb von 10% des gewünschten Einstellwerts (verglichen mit 1-2% bei geschlossenem Regelkreis) konstant halten. Ein wesentlicher Faktor ist hier die für Ihr Material oder Verfahren zulässige Spannungstoleranz. Natürlich leidet die Genauigkeit der Bahnspannung, wenn sich der mechanische Zustand des Systems verschlechtert oder auch durch eine unterdurchschnittliche Linearität des Drehmomentsystems.
Wenn Ihr Material oder Verfahren diese Schwankungsbreite der Bahnspannung zulässt, ist eine Bahnspannungsregelung mit offenem Regelkreis eine gute Option. Sie ist auf jeden Fall sehr viel besser als ein manuelles Regelsystem, was ausschließlich davon abhängt, wie Ihr Bediener bei abnehmendem Rollendurchmesser regelmäßige und einheitliche Änderungen der Drehmomenteinstellung Ihrer Bremse vornimmt. Sie können sich ungefähr vorstellen, was für Spannungsschwankungen Sie mit einer manuellen Regelung erhalten! (siehe Abbildung 2)
Abbildung 2: Typische Ergebnisse mit einer manuellen Regelung.
*Es ist das Ziel jedes Regelsystems, die tatsächliche Bahnspannung stets auf dem gewünschten Niveau zu halten
Da mit einem offenen Regelsystem die Einstellung der Bahnspannung proportional und ohne eine direkte Messung der Bahnspannung erfolgt, hängt die Qualität eines solchen Systems erheblich vom Geschick und von der Erfahrung des Bedieners ab, damit sichergestellt wird, dass die Bahnspannung beim Start (Regler Einstellniveau/Bremsausgangswert beim Start) dem Material und Verfahren entspricht. Wenn Sie verschiedene Materialien verarbeiten oder mehrere Schichten mit verschiedenen Bedienern haben, ist es eine Herausforderung, stets die gleichen Ergebnisse zu erhalten.
Noch einmal: um ein hochwertiges Bahnspannungsregelsystem mit offenem Regelkreis zu erhalten, müssen Sie ein hochwertiges Gerät zur Errechnung des Durchmessers und ein lineares und ruckfreies Drehmomentsystem hoher Qualität haben mit einem erfahrenen Bediener und einem einwandfreien Bahnspannungsregler, der alles zusammenführt.
Neue technologische Entwicklungen
Durch eine neue Technologie wurden die Spannungstoleranzen jetzt auf ~5% verringert (wie bereits erwähnt liegen die bisherigen Toleranzen mit einem offenen Regelsystem bei ~10% verglichen mit ~1-2% mit einem geschlossenen Regelkreis). Ebenso wurde die Bedienerfreundlichkeit verbessert, wodurch auch die Qualität und Leistung mit offenen Regelkreisen erhöht wurden.
Zum ersten Mal erhält man jetzt mit einem offenen Regelkreis mit dem Montalvo Regelsystem mit Drehmomentmessung Torque Sensing Control System TSC™ zuverlässige und präzise Anhaltswerte für die Bahnspannung, mit dem man gleichmäßige Produktionsläufe hoher Qualität sicherstellen kann.
Bei dem Montalvo TSC™ werden die Montalvo V- und CS-Serien mit den neuen Drehmomentsensor Torque Sensor TS ergänzt. Hierdurch erhält man jederzeit eine kalibrierte Drehmomentmessung der Bremse (siehe Abbildung 3). Da hier die Formel T=Tq/R gilt und wir mit dem Drehmomentsensor TS das Drehmoment der Bremse messen sowie den Rollenradius kennen, kennen wir praktisch auch genau die Bahnspannung.
Abbildung 3: TSC™ Komponenten – U4-Bahnspannungsregler, TS-Drehmomentsensor, Bremse V-Serie
Die Bediener können jetzt laufend – vom Start bis zum Ende – die tatsächliche Bahnspannung einstellen und verfolgen.
Zusammen mit dem reaktionsschnellen und linearen Drehmomentverhalten der Montalvo Bremsen und der jetzt durch den TS-Drehmomentsensor erstmalig bei einem offenen Regelkreis vorhandenen Kenntnis der Bahnspannung, hat man ein äußerst präzise und gleichmäßig arbeitendes System hoher Leistung.
Ein weiterer Vorteil dieses Systems ist sein Einsatz bei Einsatzfällen, wo es aufgrund beschränkter Platzverhältnisse, technischer Komplexität und höherer Kosten nicht praktikabel ist, ein normales System mit geschlossenem Regelkreis zu installieren. Ebenso ermöglicht es eine genaue Spannungsangabe bei Anlagen, wo der Einbau einer normalen Kraftmessdose nicht möglich ist, wie bei Maschinen, wo das Band nach dem Abrollen direkt in den Prozess geht.
Das TSC™ ist eine Komplettlösung zur Bahnspannungsregelung, die Ihnen Leistung, Komfort und Produktivität bringt. Einfach, kompakt und leicht zu installieren und zu bedienen ist das TSC™ die neueste Innovation für die Bahnspannungsregelung mit offenem Regelkreis.
Das TSC™ ist ideal für Verfahren, wo…
- die Maschine aufgrund von Platzbeschränkungen, Kosten usw. nicht mit Kraftmessdosen oder Nachrüstungen ergänzt werden kann.
- es keinen bestimmten Bahnlauf oder mehrere Bahnläufe gibt oder die Bahn direkt vom Abrollen in den Prozess geht.
- die Bahn nach dem Abrollen nicht durch Rollen berührt werden darf oder nur einen minimalen Kontakt mit einer Rolle zulässt (Beschichtungen, Filme, Folien usw.).
- mehrere Abrollstände vorhanden sind und jeder eine kostengünstige und einfache Regelung erfordert sowie bei einem einfachen Bahnlauf (Querschneider, Kaschiermaschinen).
- mehrere Bahnläufe nach dem Abrollen mit keinem definierten oder gleichmäßig festen Umschlingungswinkel für eine konventionelle Kraftmessdose vorhanden sind.
- ein System mit offenem Regelkreis vorhanden ist, man aber die Gleichmäßigkeit und Qualität der Produktion verbessern möchte.
- ein PLC oder ähnliches System eingesetzt wird und man das Drehmoment mit nur minimalem Aufwand regeln möchte.
Weitere Merkmale:
- Leichte Installation, Einrichtung und einfacher Betrieb
- Geringere Baukosten der Maschine
- Leichte Nachrüstung vorhandener Maschinen
- Ruckfreie, präzise und wiederholbare Bahnspannungsregelung von der vollen Rolle bis zum Kern
- Kompaktes, platzsparendes Paket zur Bahnspannungsregelung
- Auf Leistung ausgelegte, hochwertige Komponenten