Aufwickelvorrichtung mit Hauptschlussmotor
Zum Aufwickeln von band- oder strangförmigem Gut werden oft Hauptschlussmotoren verwendet. Erfolgt das Aufwickeln, wie dies meist der Fall ist, von der Achse her derart, dass der Wickeldurch- messer während des Aufwickelns erheblich zunimmt, so ist, wenn Zugkraft und Materialgeschwindigkeit wenigstens annähernd konstant bleiben sollen, ein hyperbolischer Zusammenhang zwischen Drehzahl und Drehmoment erforderlich. Beim Antrieb der AufwickeSvorrichtung dadurch einen Hauptschlussmotor kann ein solcher hyperbolischer Zusammenhang durch Drosseln und/oder Widerstände in der Zuleitung zum Motor und/oder parallel zur Feldwicklung erzielt werden.
Es sind zahlreiche derartige Anordnungen bekannt, die sich in der Praxis mehr oder weniger gut bewährt haben. Insbesondere die Verwendung von Drosseln in der Zuleitung hat sich wegen der Einfachheit der Anordnung und auf Grund der darauf beruhenden grossen Betriebssicherheit sehr gut bewährt.
Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen liegt jedoch im Gewicht und der Grösse der Drosseln, da dadurch der Einbau ja Maschinen erschwert wird'.
Es ist femer bekannt, einen Hauptschlussmotor zu Wickelzwecken über einen gittergesteuerten Gleichrichter zu speisen, dessen Strom durch Sollwert-Istwert-Vergleich auf einen konstanten Wert geregelt wird, wobei der Sollwertstrom über ein nicht lineares Netzwerk aus der die Führungsgrösse darstellenden Grösse für das Drehmoment gewonnen wird. Diese Anordnung für sich allein erzeugt jedoch keine konstante, vom Wickeldurchmesser unabhängige, Zugkraft.
Die Erfindung erlaubt, beim Antriebt der Wickelvorrichtung mittels eines Hauptschlussmotors unabhängig vom Wickeldurchmesser Zugkraft und Materialgeschwindigkeit konstant zu halten und dies mit einfachen und daher betriebssicheren Mitteln, die aber wenig Raum beanspruchen, zu erreichen. Die Erfindung geht von der bekannten Anordnung aus, bei der der Hauptschlussmotor über eine steuerbare Gleichrichteranordnung gespeist wird.
Die Aufwickelvorrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerkreis der Gleichrichteranordnung der Motorstrom einen Widerstand in einem solchen Sinne beeinflusst, dass die Steuerspannung, die proportional der Matenalge schwindigkeit und der Zugkraft gehalten wird, auch mindestens annähernd umgekehrt proportional dem Motorstrom ist. Als Gleichrichteranordnung ist insbesondere ein Siliciumgleicbrichter geeignet.
Die Bedingung, dass die Steuerspannung der Materialgeschwindigkeit und der eingestellten Zugkraft proportional sein soll, kann nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dadurch gelöst werden, dass von einem durch das Material angetriebenen Tacho eine Spannung geliefert und von dieser Spannung an einem Potentiometer ein der Zugkraft proportionaler Teil abgegriffen wird. Um bei einer solchen Anordnung die Steuerspannung zusätzlich auch so zu beeinflussen, dass sie sich umgekehrt proportional dem Motorstrom ändert, kann im Steuerkreis ein Widerstand liegen, an dessen Enden ein vom Motorstrom abhängiger Spannungsabfall herrscht. Nimmt der Motorstrom zu, so beeinflusst er den Spannungsabfall am Widetrstand in solchem Sinne, d'ass die Steuerspannung sinkt.
Auf diese Weise wird z. B. erreicht, dass die Leistungszufuhr zum Motor mindestens anannähernd konstant bleibt. Wenn die elektrische Leistung bei gleichbleibender Materialgeschwindigkeit unverändert bleibt, so bleibt auch das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment unverändert, d. h. die Zugkraft bleibt, wie gefordert, unabhängig vom zunehmenden Wickeldurchmesser konstant.
Als Widerstand im Steuerkreis kann ein Halbleiter mit nichtlihearer Charakteristik oder bei ge ringeren Anforderungen an die Genauigkeit auch ein Ohmscher Widerstand verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, als Widerstand eine Induktiirität zu verwenden, die vom Motorstrom beeinflusst ist. Dabei ergibt sich als besonders vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung, dass die am Potentiotmeter entnommene Teilspannung über diese Induktivttät, dib vom Motorstrom vorgesättigt wird, dem Steuerkreis zugeführt wird.
In jedem Falle wird eine vom Motorstrom abhängige Spannung erzeugt, die so in den Steuerkreis eingreift, dass die Steuerspannung mm destens annähernd genau dem Motorstrom umgekehrt proportional wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemass der Erfindung ist in der Abbildung schematisch dargestellt.
Der die Wickelvorrichtung antreibende Gleichstrornhauptschlussmotor 1 wird aus dem Wechselstromnetz 2 über einen steuerbaren Halbleitergleich- richter 3 gespeist. Eine einem Gleichrichter 4 entnommene Gleichspannung steuert in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer fest eingestellten Phasenbrücke 5 und über eine feste Vorspannung 6 die Steuerelektrode des Halbleitergleichrichters 3.
Statt eines Halbleitergleichrichters kann selbstver sbändlich auch ein anderer steuerbarer Gleichrichter, z. B. ein Röhrengleichrichter, verwendet werden. Der Wechselspannungseingang des Gleichrichters 4 liegt an den bei'den Klemmen eines Widerstandes 7, der ein Halbleiter-Widerstand sein kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 7 eine Induktivität, die in Serie liegt mit einer weiteren grösseren Induktvität 8 am Abgriff eines Potentiometers 9, das seinerseits wieder vom Tacho 10 gespeist wird, der durch die aufzuwickelnde Materialbahn angetrieben wird. Auf Grund des Antriebes des Tachos durch die Materialbahn, liefert dieser eine der Materialgeschwitudigkeit proportionaS ! e Spannung.
Die Skala des Potentiometers 9 ist zweckmässig in Zugkraft geeicht, die abgegriffene Spannung ist also proportional der Materialgeschwindigkeit und der Zugkraft. Ein durch diese Spannung erzeugter Strom fliesst über die Induktivitäten 7 und 8. Die Indikti- vität 7 wird über eine getrennte Wicklung vom Motorstrom beeinflusst und durch diesen vorgesättigt, d. h. der Wert der Induktivität 7 ist bei kleinem Motorstrom gross, bei grossem Motorstrom dagegen klein. Eine Sättlgungskennlinie des Kernes der In duktivität 7, durch die eine solche Auswirkung der Vorsättigung auf die Induktivität sichergestellt wird, kann mit bekannten Mitteln erreicht werden.
Vorausgesetzt, dass die Induktivität 8 gross gegen die Induktivität 7 ist, ist der Spannnngsabfali an der Induktivität 7 einerseits proportional dem Produkt aus Materialgeschwindigkeit und Zugkraft und anderseits umgekehrt proportional dem Motorstrom J. Wird die an den Klemmen der Induktivität 7 abgenommene Spannung mit u bezeichnet, so gilt P.v demnach u = prop .
Da diese Spannung u über den Gleichrichter 4 der Steuerelektrode des Gleichrichters 3 zugeführt wird, und dieser Gleichrichter eine seiner Eingangsspannung proportionale elektrische Spannung U am Motoreingang erzeugt, ist somit auch diese Spannung U = prop PjV oder U J = prop P v, d. h. es ist, wie es sein muss, die vom Motor aufgenommene elektrische Leistung gleich der durch Materialgeschwindigkeit mal Zugkraft be stimmten mechanischen Leistung. Bemerkenswert ist, dass bei dieser Anordnung die Steuerung ohne den bei bekannten Anordnungen notwendigen Sollwert Itstwert-Vergleich und damit auch ohne Regelverstärker, Schwingungsprobleme usw. erzielt wird.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann in ihren Einzelteilen Abwandlungen erfahren. So ist z. B. auch ein mehrphasiger Betrieb von Gleich- oder Wechselstrommotoren möglich. Anstelle der Phasen brücke} kann, auch eine andere in der Stromrichte) technik bekannte Anordnung verwendet werden, die es ermöglicht, eine einer Gleichspannung im Gitterkreis proportibnale mittlere Glieichspannung am Aus gang zu erhalten. Solche ; bekannte Anordnungen sind z. B. Magnetverstärker, Transistorkombinationen usw.
Auch statt des Tachos 10 kann eine andere Vorrichtung benutzt werden, die eine der Material geschwindigkeit proportionale oder annähernd proportionale Spannung liefert. Es ist auch zu beachten, dass die Motorspannung U und damit auch die Steuerspannung u nicht streng proportional dem Produkt aus Materialgeschwindigkeit und Zugkraft und umgekehrt proportional dem Motorstrom sein müssen, sondern gewisse Abweichungen nicht nur zulässig, sondern unter Umständen sogar wünschenssvert sind.
Je nach der Art des aufzuwickelnden Materials wird manchmal gewünscht, dass die Zugkraft bei zuneh meudem Wickeldurchmesser etwas zum oder etwas abnimmt. Auch solche Abweichungen lassen sich durch die Wahl der Charakteristik des gesteuerten Gleichrichters oder durch die Auslegung der übrigen Teile, z. B. des Widerstandes 7, oder durch veränderbare Widerstände erreichen, so dass in jedem Fall die jeseils gewünscht Beziehung zwischen Wickeldurchmesser und Zugkraft erreichbar ist.