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.
Electric winding device
The main patent describes an electrical winding device in which the control deviation from the independently specified winding speed and the motor speed influences a two-point sequencer in the sense that the tensile force in the winding material remains constant. This two-point sequencer actuates a readjusting resistor once, which is switched on in the actual value circuit of the (constant) winding speed and takes into account the control deviation due to the constantly decreasing engine speed. This two-point sequence controller then controls a resistor provided in the actual current value circuit of the motor, with which the armature current controller is simulated a different armature current.
This causes an increase in the armature current, which ensures a constant tensile force as the collar diameter increases.
The electrical winding device according to the invention represents an advantageous further development of the device according to the main patent. Various advantages and improvements are achieved, which relate in particular to the stability of the arrangement in the event of a tape break. The invention is concerned with an electrical winding device designed according to the patent claim of the main patent with an adjustment drive acting in only one direction for the setpoint generator of the armature current controller, which is influenced by a two-point controller according to the deviation of the motor speed from the winding speed and consists in
that the output of the two-point controller controls the actuator of the adjustment drive via a decoupling valve and is superimposed on the actual value of the armature current controller via a decoupling valve with opposite polarity.
An example embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing.
The winding collar 1 is driven by a direct current motor 2 which is fed by the controllable converter 18. The speed of the coil is converted into a speed-proportional voltage with the help of the speedometer 3. The speedometer 5 is driven by the winding material via the friction rollers 4 and delivers a voltage proportional to the winding speed. The speed-dependent voltage of the speedometer 3 is fed to a variable resistor 6 from which an adjustable portion is tapped and compared with the speedometer 5. As the coil diameter increases, the speed of the coil, and thus of the motor 2, will steadily decrease, since the winding speed is inevitably predetermined by the drives of the preceding production device (e.g. paper machine).
A system deviation occurs which is fed to the input of the second-point sequencer 7. The output of this controller is connected to the actuator 9 via a decoupling valve 8. For example, a relay with a normally open contact can be used as the actuator. The controller 7 is dimensioned in such a way that a full control of the two-position controller is brought about even in the event of a slight control deviation between the voltage proportional to the speed and the voltage divided at the variable resistor 6 and the winding speed. The actuated by the actuator 9 contact 10 brings an adjustment drive 11 to run. This adjusting drive moves the tap of the variable resistor 6 until the control deviation at the input of the amplifier 7 disappears.
At the same time, the tap of the voltage divider 12, which is connected to a fixed voltage, is changed by the same adjusting drive. The control resistor 6 and the voltage regulator 12 are designed as jointly operated tandem resistors.
The voltage tapped at the voltage divider 12 is compared as a current setpoint via a further voltage divider 13 with a controlled variable 14 which is proportional to the armature current of the motor 2 and is supplied, for example, from the secondary side of a direct current converter 15. Corresponding to the control deviation from the current setpoint and the actual current value, the armature current regulator 16, with the interposition of the ignition device 17, regulates the grid-controlled current direction 18 in such a way that the armature current increases in accordance with the increasing collar diameter. In this way, a constant tension of the winding material is achieved.
If the winding material breaks, the motor 2 is relieved. However, the current control generates the current so that the motor is accelerated and its speed increases rapidly.
This means that the control deviation at the input of the two-point sequencer 7 assumes a considerable size, with the opposite sign. At the output of this controller, a control command with the opposite sign is also issued, which, however, remains ineffective with respect to the actuator 9 of the adjustment drive 11 because of the decoupling valve 8.
The control command is effective because of the oppositely polarized decoupling valve 19 compared to the actual current value of the motor. As soon as the control command changes its sign and thus assumes the same polarity as the actual current value, it is added to the actual current value and thus acts on the armature current regulator 16. The result is a state of equilibrium for the sum of the actual current value and the control command, which practically assumes a value which corresponds to the currently present setpoint value at the voltage divider 13. The motor 12 thus continues to run at a constant speed that is only a few percent higher after the winding material breaks and does not go through.
As soon as the motor 2 is loaded again after the winding material has been wound onto the winding drum 1, the speed of the motor will decrease again as the coil diameter increases, so that a control deviation with the original sign immediately occurs at the input of the two-point sequence controller 7. In this way, the influence of the two-point sequence controller 7 is switched from the input of the armature current controller to the actuator 9 for the adjustment drive 11 due to the decoupling valves 8, 19 and the normal follow-up control of the tandem resistors 6 and 12 is continued.
During the crack or during a complete interruption of the winding operation when the production machine is stopped (standstill), the last reached coil diameter is stored by the respective tap position on the voltage divider 12, since there is no controlled return of the adjustment drive. With the help of the potentiometer 13, the armature current setpoint and thus the tension of the winding material can be adjusted.
As a result of the extraordinary sensitivity of the control arrangement of the follow-up control, which fluctuates even on minor speed fluctuations of the winding shaft, caused by z. B. non-circular winding, responds, a certain unrest in the current control would occur, which is expressed by current fluctuations of the motor current and the resulting collapse of the train. In order to eliminate this disturbing unrest, two threshold value formers 20, 21 are provided, which are connected in series with a decoupling valve 8 and 19, respectively. Zener diodes can be used in a known manner as such threshold value generator. These threshold value formers have the effect that the output voltage of the two-point sequence controller 7 must first exceed the predetermined threshold value in order to be able to act either on the actuator 9 or on the input of the armature current controller 16.
This threshold value formation achieves a certain delay in such a way that the control deviation between the motor speed and the winding speed as a result of the continuously increasing collar diameter must first assume a certain amount in order to become effective. Immediately successive motor surges are largely prevented in this way, whereby greater stability is achieved.