Elektrische Wickelvorrichtung
Im Hauptpatent ist eine elektrische Wickelvorrichtung beschrieben, bei der die Regelabweichung aus der unabhängig vorgegebenen Wickelgeschwindigkeit und der Motordrehzahl einen Zweipunktfolgeregler in dem Sinne beeinflusst, dass die Zugkraft im Wickelgut konstant bleibt. Dieser Zweipunktfolgeregler betätigt einmal einen Nachsteliwiderstand, der im Istwertkreis der (konstanten) Wickelgeschwindigkeit eingeschaltet ist und die Regelabweichung infolge der ständig abnehmenden Motordrehzahl berücksichtigt. Dann steuert dieser Zweipunktfolgeregler einen im Stromistwertkreis des Motors vorgesehenen Widerstand, womit dem Ankerstromregler ein abweichender Ankerstrom vorgetäuscht wird.
Dadurch wird eine Erhöhung des Ankerstromes veranlasst, der bei zunehmendem Bunddurchmesser für eine konstant bleibende Zugkraft sorgt.
Die elektrische Wickelvorrichtung gemäss der Erfindung stellt eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung gemäss dem Hauptpatent dar. Es werden verschiedene Vorteile und Verbesserungen erzielt, die sich insbesondere auf die Stabilität der Anordnung bei einem Bandriss beziehen. Die Erfindung befasst sich mit einer nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes ausgebildeten elektrischen Wickelvorrichtung mit einem nur in eine Richtung wirkenden Verstellantrieb für den Sollwertgeber des Ankerstromreglers, der von einem Zweipunktregler nach Massgabe der Abweichung der Motordrehzahl von der Wickelge- schwindigkeit beeinflusst wird und besteht darin,
dass der Ausgang des Zweipunktreglers über ein Entkopplungsventil das Stellglied des Verstellantriebes steuert und über ein gegensinnig gepoltes Entkopplungsventil dem Istwert des Ankerstromreglers überlagert ist.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Der Wickelbund 1 wird von einem Gleichstrommotor 2 angetrieben, der von dem steuerbaren Stromrichter 18 gespeist wird. Die Drehzahl des Wickelbundes wird mit Hilfe des Tachodynamos 3 in eine drehzahlproportionaie Spannung umgewandelt. Über die Reibrollen 4 wird von dem Wickelgut der Tachodynamo 5 angetrieben, der eine der Wickelgeschwindigkeit proportionale Spannung liefert. Die drehzahlabhängige Spannung des Tachodynamos 3 wird einem Stellwiderstand 6 zugeführt, an dem ein einstellbarer Anteil abgegriffen und in Vergleich mit der Tachodynamo 5 gesetzt wird. Mit zunehmendem Bunddurchmesser wird die Drehzahl des Wickelbundes und damit des Motors 2 ständig abnehmen, da die Wickelgeschwindigkeit durch die Antriebe der vorangehenden Produktionseinrichtung (z. B. Papiermaschine) zwangsläufig vorgegeben ist.
Es tritt eine Regelabweichung ein, die dem Eingang des Zweitpunktfolgereglers 7 zugeführt wird. Der Ausgang dieses Reglers ist über ein Entkopplungsventil 8 mit dem Stellglied 9 verbunden. Als Stellglied kann beispielsweise ein Relais mit Arbeitskontakt verwendet werden. Der Regler 7 ist so bemessen, dass schon bei einer geringfügigen Regelabweichung zwischen der drehzahlproportionalen und am Stellwiderstand 6 unterteilter Spannung und der Wickelgeschwindigkeit eine volle Aufsteuerung des Zweipunktreglers herbeigeführt wird. Der vom Stellglied 9 betätigte Kontakt 10 bringt einen Verstellantrieb 11 zum Laufen. Dieser Verstellantrieb verschiebt den Abgriff des Stellwiderstandes 6 solange, bis die Regelabweichung am Eingang des Verstärkers 7 verschwindet.
Gleichzeitig wird von dem gleichen Verstellantrieb der Abgriff des Spannungs teilers 12 verändert, der an eine feste Spannung angeschlossen ist. Der Steliwiderstand 6 und der Span nungsteller 12 sind als gemeinsam betätigte Tandemwiderstände ausgebildet.
Die am Spannungsteiler 12 abgegriffene Spannung wird als Stromsollwert über einen weiteren Spannungsteiler 13 mit einer Regelgrösse 14 verglichen, die dem Ankerstrom des Motors 2 proportional ist und beispielsweise von der Sekundärseite eines Gleichstromwandlers 15 geliefert wird. Entsprechend der Regelabweichung aus dem Stromsollwert und dem Stromistwert regelt der Ankerstromregler 16 unter Zwischenschaltung des Zündgerätes 17 den gittergesteuerten Stromrichtetf 18 derart, dass der Ankerstrom entsprechend dem zunehmenden Bundduchmesser ansteigt. Auf diese Weise wird ein gleichbleibender Zug des Wickelgutes erreicht.
Bei einem eventuell auftretenden Riss des Wickelgutes wird der Motor 2 entlastet. Die Stromregelung erzeugt jedoch den Strom, so dass der Motor beschleunigt wird und dessen Drehzahl schnell ansteigt.
Das bedeutet, dass die Regelabweichung am Eingang des Zweipunktfolgereglers 7 eine erhebliche Grösse, und zwar mit umgekehrtem Vorzeichen annimmt. Am Ausgang dieses Reglers wird ebenfalls ein Stellbefehl mit umgekehrtem Vorzeichen abgegeben, der jedoch wegen des Entkopplungsventils 8 gegenüber dem Stellglied 9 des Verstellantriebes 11 unwirksam bleibt.
Der Stellbefehl ist jedoch wegen des entgegengesetzt gepolten Entkopplungsventils 19 gegenüber dem Stromistwert des Motors wirksam. Sobald der Stellbefehl sein Vorzeichen wechselt und damit dieselbe Polarität annimmt wie der Stromistwert, fügt er sich additiv zum Stromistwert hinzu und wirkt damit auf den Ankerstromregler 16 ein. Es ergibt sich ein Gleichgewichtszustand für die Summe aus Stromistwert und dem Stellbefehl, die praktisch einen Wert annimmt, der dem momentan vorliegenden Sollwert am Spannungsteiler 13 entspricht. Der Motor 12 läuft also nach Riss des Wickelgutes mit einer konstanten, nur um wenige Prozente höheren Drehzahl weiter und geht nicht durch.
Sobald nach erfolgtem Anwickeln des Wickelgutes an die Aufwickeltrommel 1 der Motor 2 erneut belastet wird, wird die Drehzahl des Motors mit zunehmendem Bunddurchmesser wieder absinken, so dass am Eingang des Zweipunktfolgereglers 7 sofort eine Regelabweichung mit dem ursprünglichen Vorzeichen auftritt. Damit wird der Einfluss des Zweipunktfolgereglers 7 aufgrund der Entkopplungsventile 8, 19 vom Eingang des Ankerstromreglers wieder auf das Stellglied 9 für den Verstellantrieb 11 umgeschaltet und die normale Nachlaufsteuerung der Tandemwiderstände 6 und 12 fortgesetzt.
Während des Risses oder auch während einer völligen Unterbrechung des Wickelbetriebes bei Stillsetzen der Produktionsmaschine (Stillstandszug) bleibt der zuletzt erreichte Bunddurchmesser durch die jeweilige Abgriffstellung am Spannungsteiler 12 gespeichert, da ein geregelter Rücklauf des Verstellantriebes nicht vorhanden ist. Mit Hilfe des Potentiometers 13 kann der Ankerstromsollwert und damit der Zug des Wickelgutes eingestellt werden.
Infolge der ausserordentlichen Empfindlichkeit der Regelanordnung der Nachlaufsteuerung, die schon auf geringfügige Drehzahl schwankungen der Wickelwelle, hervorgerufen durch z. B. unrunde Wickel, anspricht, würde eine gewisse Unruhe in der Stromregelung auftreten, was sich durch Strompendelungen des Motorstromes und dadurch bedingtes Zusammenbrechen des Zuges äussert. Um diese störende Unruhe zu beseitigen, sind zwei Schwellwertbildner 20, 21 vorgesesen, die in Reihe mit je einem Entkopplungsventil 8 bzw. 19 geschaltet sind. Als derartige Schwellwertbildner können in bekannter Weise Zenerdioden verwendet werden. Diese Schwellwertbildner haben die Wirkung, dass die Ausgangsspannung des Zweipunktfolgereglers 7 erst den vorgegebenen Schwellwert überschreiten muss, um entweder auf das Stellglied 9 oder auf den Eingang des Ankerstromreglers 16 einwirken zu können.
Durch diese Schwellwertbildung wird eine gewisse Verzögerung in der Weise erreicht, dass die Regelabweichung zwischen Motordrehzahl und Wickelgeschwindigkeit als Folge des fortlaufend zunehmenden Bunddurchmessers erst einen bestimmten Betrag annehmen muss, um wirksam zu werden. Unmittelbar aufeinanderfolgende Stromstösse des Motors werden auf diese Weise weitgehend unterbunden, wodurch eine grössere Stabilität erreicht wird.