CH440899A - Verfahren und Anordnung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes in einer Abwickeleinrichtung - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Anordnung zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes in einer Abwickeleinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Zugspannung des Wickelgutes in einer Abwickeleinrichtung, bei welchem eine Induktions-oder Wirbelstrombremse mit annähernd   hyperbelförmiger    Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik mit Hilfe ihres Spulenstromes so geregelt wird, dass die Zugspannung des   Wickelles    während des gesamten   Abwickelvor-    ganges konstant bleibt. Die Aufgabenstellung bei Wikkeleinrichtungen besteht im allgemeinen darin, unab  hängig    vom Wickeldurchmesser eine möglichst gleichbleibende Zuspannung zu erhalten.

   Je nach Art des   Wickl,, mbes und der VeraribeitunIgsbedinlgungen sind    die   AnVderur4gen    an   die Genauigkeit, mit der die Zug-      spannumg eingehakten wenden soll, sehr unterschiedlich.   



   Es sind Regeleinrichtungen für Induktions-und Wirbelstrombremsen bekannt, die auf konstante Wickelleistung regeln und die Zugspannung des Wickelgutes bei gleichbleibender Geschwindigkeit konstant halten. Beim Beschleunigen und Verzögern treten jedoch Abweichungen von dem gewünschten Wickelzug auf, die in manchen Fällen, insbesondere bei empfindlichem Wickelgut oder bei   g, rosser Schwungmasse des gewickelten Bundes    nicht mehr zulässig sind.



   Es sind weiterhin Regeleinrichtungen für Wickler bekannt, die mit Hilfe einer Bandzugmesseinrichtung die Zuspannung des Wickelgutes direkt messen und diese   Grosse    zur Regelung benutzen. Bei ihnen wird die Zugspannung unabhängig vom Wickeldurchmesser und von Beschleunigungs-und   Verzögerungsvorgängen      koniSftant    gehalten. Die   Veivvendung dieser Bandzug-    Messeinrichtungen ist jedoch mit zusätzlichen konstruk  tivem    Aufwand, z. B.   Druckmcssdosen,      Tänzenwalzen    oder Druckrollen verbunden, die aus Platzgründen oder wegen besonderer   Oberflächenempfindlichkeit    des Wik  kelgutes    nicht immer erwünscht sind.

   Weiterhin sind Regeleinrichtungen für Induktions-und Wirbelstrombremsen bekannt geworden, die mit Hilfe von Einrichtungen zur mechanischen oder optischen Abtastung des Wickeldurchmessers eine Regelung auf konstanten Wikkelzug bewirken. Auch bei diesen Anordnungen liegt der Nachteil in dem zusätzlich, konstruktiven Aufwand bzw. einer gewissen Behinderung bei der Bedienung der Maschine.

   Die Erfindung vermeidet diesen   zusätz-    lichen Aufwand und die damit verbundenen Nachteile und bewirkt trotzdem einen konstanten Wickelzug   wäh-    rend des gesamtem   Abwicklungsvorganlges    durch   Anwen-    dung einer an sich bekannten Induktions-oder Wirbelstrombremse mit annähernd   hyperbelförmiger    Drehmo  ment-Drehzahl-Chara3çtienstik, wobei bewusst    auf eine direkte Messung der Zugspannung und des Wickeldurchmessers verzichtet wird.



     Erfindungsgemäss    wird eine der Geschwindigkeit des   Wickejguites proportionale elektrische Spannung    mit einer konstanten Gleichspannung in Reihe geschaltet, und die Summe beider Spannungen einer dritten, der Haspeldrehzahl proportionalen Spannung entgegengeschaltet, wobei die sich ergebende Differenzspannung den Spulenstrom der Induktions-oder Wirbelstrombremse nach einer geknickten Strom-Drehzahlkennlinie beim Anlauf der   Abwickeleinrichtung zunächst auf-      wärts    und nach Erreichen der vollen Geschwindigkeit abwärts so steuert, dass das Bremsmoment beim Hochlauf konstant bleibt und während der weiteren Abwick  lung nach eine, r Hyperbel im umgekehrten Verhältnis    zur Haspeldrehzahl abnimmt.

   Dabei kann das Polrad der Induktions-oder Wirbelstrombremse entgegen der Abwickeldrehrichtung mit einer solchen Drehzahl angetrieben werden, dass der Wendepunkt der Drehmoment Drehzahl-Kennlinie erreicht ist und nur der gleichsinnig   gekrümmte, annähernd hyperbelförmige    Teil der Kennlinie durchfahren wird. Dadurch wird das vorgeschlagene Steuerungsprinzip überhaupt erst möglich, da nur in diesem Bereich die Kennlinien des Stromes über der Drehzahl fast linear verlaufen und durch zwei Geraden mit unterschiedlicher Neigung genügend genau angenähert werden können.



   Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei   erfindungsgemäss    die elektrischen Spannungen, die der   Geschwindigkeit des Wiokelgutes    und der   Hlaspeldreh-    zahl proportional sind, von zwei Drehzahlgebern erzeugt werden, von denen einer mit den Treibrollen und der zweite mit der Haspelwelle mechanisch gekuppelt sind. Die Differenzspannung der beiden Drehzahlgeber steuert den Spulenstrom der Induktions-oder Wirbelstrombremse in der oben erwähnten Weise zunächst aufwärts und nach Erreichen der vollen Geschwindigkeit des Wickelgutes wieder abwärts, wobei mit dem an die Treibrollen angebauten Drehzahlgeber noch eine elektrische Gleichspannung in Reihe geschaltet ist.



   Die beiliegende Zeichnung erläutert die Erfindung beispielsweise näher. Fig. 1 stellt die Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik der Bremse sowie die Drehmoment Drehzahl-Charakteristik des Bundes beim Abwickeln, letzteres gestrichelt, dar.



   Fig. 2 zeigt die   Spulenstroltn-Drtehzahl-Kennlince    der gesteuerten Bremse.



   In Fig. 3 ist der Verlauf der Widerstandskurve des Beschleunigungs-und   Verzögerungsschaltkreises    dargestellt.



   Fig. 4 zeigt ein Beispiel der   erfindungsgemässen    Anordnung. Das Wickelgut wird durch die Treibrollen   1    von der Abwickeleinrichtung 2 abgezogen. An die Wikkelwelle ist eine Wirbelstrom-oder Induktionsbremse 3 angebaut. Sie besteht aus zwei drehbar gelagerten   Hälf-    ten, dem sogenannten Polrad und dem Anker. Das   Drehmoment wird durch Magnetknaft ü. ertragen    und ist mit Hilfe des Stromes der Spule 4 einstellbar. Die eine Hälfte der Wirbelstrom-oder Induktionsbremse ist mit der Wickelwelle gekuppelt, die zweite Hälfte wird von einem Drehstromgetriebemotor 5 mit konstanter Drehzahl, entgegen der Abwickeldrehrichtung, angetrieben. Die Drehzahl ist so bemessen, dass sie im Wendepunkt der   Drehmoment-Drehza, hl-Chlarakteristik lielgt    (Fig. 1).

   Unter Wendepunkt ist der Punkt zu verstehen, in dem die   Rechtskrümmung    der Kennlinie in eine   Linkskrümmung    übergeht. Damit wird erreicht, dass der steil ansteigende Teil der Charakteristik bis zum Wendepunkt vermieden und ausschliesslich der gleichsinnig ge  krümmte,    annähernd   hyperbelförmige    Teil durchfahren wird. Die Spule 4 wird von einem elektrischen Verstärker 6 gespeist. Er enthält eine Stromregelung mit Soll-Ist-Vergleich, die dafür sorgt, dass der Spulenstrom von der Erwärmung der Spule und der damit verbundenen Erhöhung des ohmschen Widerstandes nicht beeinflusst wird.



   Im Eingangskreis des Verstärkers 6 liegen die Dreh  widerstände 7, 8 und    9. Die   Dfehwi. diersftain. de    7 und 8 sind mechanisch miteinander gekuppelt und werden mittels eines Handdrehknopfes auf den Anfangs-Wickeldurchmesser eingestellt. Der Widerstand 9 dient zur Einstellung des gewünschten Wickelzuges. Er ist mit den Wi  derständen    10,11,17 und 18 in Reihe geschaltet. Die Widerstände 10 und 11   lie, gon    an der Spannung des Drehzahlgebers 12 und der konstanten Gleichspannung 13. Die Widerstände 17 und 18 liegen an der Spannung des Drehzahlgebers 19. Der Drehzahlgeber 12 ist mit den Treibrollen   1    und der Drehzahlgeber 19 mit der Wickelwelle 2 mechanisch gekuppelt.



   Im Stillstand der Wickeleinrichtung ist bereits eine   Relativdrehzahl zwischen den beiden Hälften der    Induktions-oder Wirbelstrombremse vorhanden, so dass die   Zugspannung das Wickelgutes zwischen den    Treibrollen   1    und dem Abwickler 2 mit Hilfe des Widerstandes 9 bereits bei stehendem Haspel auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.



   Setzt man voraus, dass beim Anlauf der Wickelvorrichtung bis zum Erreichen der vollen Geschwindigkeit der Wickeldurchmesser nur unwesentlich abnimmt, so muss zur Erzielung einer konstanten Zugspannung   das Brssmsomoment der Induktions-oder Wirbelstrom-    bremse konstant bleiben. Das   lässt    sich dadurch   errei-    chen, dass   der Spulssnstrom (Fig.    2) von dem im Stillstand eingestellten Wert a auf den Wert b hochgesteuert wird. Die Kennlinie, nach der die Verstellung des Spu  lenstromes erfolgen muss, lässt sich    aus der natürlichen Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik der verwendeten Induktions-oder Wirbelstrombremse auf graphischem Wege punktweise ermitteln.

   Dabei ergibt sich eine leicht gekrümmte Kennlinie, die sich durch eine Gerade ge  nügend    genau annähern   lässt.   



   Nach Erreichen der vollen Geschwindigkeit soll die weitere Abwicklung bei abnehmendem Wickeldurchmesser ebenfalls mit konstanter Zugspannung erfolgen. Das Drehmoment, das sich aus dem Produkt von Zugkraft und Wickelradius ergibt, muss also im gleichen Masse,   wie der Wi. ckeldurohmess. er, abnehmen. Bei konstanter    Geschwindigkeit ergibt sich daraus eine Veränderung des Drehmomentes im umgekehrten Verhältnis zur Wikkeldrehzahl, d. h., nach einer Hyperbel (gestrichelt in Fig. 1 eingetragen). Um das zu erreichen, wird der Spulenstrom der Induktionsbremse in Abhängigkeit von Drehzahl abwärts gesteuert (Fig. 2).

   Dabei kann die Kennlinie, nach der der Spulenstrom verändert werden muss, ebenfalls auf graphischem Wege punktweise aus der natürlichen Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik der verwendeten Induktions-oder Wirbelstrombremse   ermi°telt werfden. Eis erfgibt sich    auch für diesen Teil   taler      Sitromkennlinie ein fast linearer Verlauf.    Um den gewünschten   Drehmomentenverlauf (gestrichelt    in Fig.



  1) zu erhalten,   d.    h., konstantes Bremsmoment während des Hochlaufs der Wickelvorrichtung und   hyperbelför-    mig abfallendes Moment während des Abwickelns mit konstanter Geschwindigkeit, muss also der Spulenstrom der Induktionsbremse nach der geknickten Kennlinie der Fig. 2 zunächst aufwärts in Abhängigkeit von der Wickelgeschwindigkeit und dann abwärts in   Abhängig-    keit von der Wickeldrehzahl gesteuert werden.



   Diese geknickte Stromkennlinie wird durch die Dif  ferenzschaltung    der beiden Drehzahlgeber 12 und 19 erreicht. Der Drehzahlgeber 12 gibt zusammen mit der in Reihe geschalteten konstanten Gleichspannung 13 eine   Gesamtspannung    ab, die an den Widerständen 10 und 11 abgegriffen wird und die der Kennlinie   I    (Fig. 2)   nnntspricht.    Die Gleichspannung ist dabei ein Mass für den Anfangswert a des Spulenstromes im Stillstand des Haspels. Beim Hochlauf gibt der mit den Treibrollen   jgakuppalts Drehzahlgeber    12 eine Spannung   ab,    die mit der Geschwindigkeit des Wickelgutes proportional ansteigt und nach Erreichen der vollen Geschwindigkeit   konstant bleibt (Kennlinie l, Fig.    2).

   Der Drehzahlgeber 19, der mit der Wickelwelle gekuppelt ist, gibt eine Spannung ab, die proportional mit der Haspeldrehzahl wächst und der Kennlinie 2 (Fig. 2) entspricht. Sie wird an den Widerständen 17 und 18 abgegriffen und der Spannung an den Widerständen 10 und 11 entgegengeschaltet. Die Differenz beider Spannungen liegt an dem Widerstand 9 und steuert über den Verstärker 6 den Spulenstrom entsprechend der geknickten Stromkennlinie Fig. 2. Die   gewunschte Stromkennlinie wird    also durch Differenzbildung der beiden Kennlinien   1    und 2 (Fig. 2) erzielt.



   Anfangspunkt a (Fig. 2) und Neigung der Strom kennlinie ist über das bisher gesagte hinaus noch ab  hängig    von dem Anfangsdurchmesser des Wickelgutes.



  Dieser Einfluss wird durch die Widerstände 10 und 17 berücksichtigt. Der kleinstmögliche Wickeldurchmesser, d. h., derjenige des Wickeldorns, ist durch die Wider  stände    11 und 18 gegeben.



   Beim Beschleunigen und Verzögern der Wickelvor  richtung treteln zusällich Kräfte au, f, dile    von der   Grosse    der Schwungmassen und der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit abhängen. Es wird vorausgesetzt, dass der Bunddurchmesser als Mass für das Gesamtschwungmoment angesehen werden kann und Hochlauf und Bremsen mit konstanter Beschleunigung bzw. Verzögerung erfolgen.



  Beim Beschleunigen schliesst der Schalter 14 und beim Verzögern der Schalter 15. Dabei wird jeweils in umgekehrter Richtung eine Gleichspannung auf die Wider  stände    7 und 8 geschaltet, die über den Verstärker 6 den Strom der Spule 4 so verändert, dass die Beschleuni  gungs-bzw. Verzögerungskräfte    an der Wickelwelle kompensiert werden. In der Fig. 3 ist ein Beispiel für den Verlauf der   Beschleunigungswerte    in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser angegeben. Im allgemeinen fällt die Kennlinie zunächst ab und steigt nach einem Minimum wieder an.

   Dieser Verlauf   ist dann geigeban, wann    das Schwungmoment des Wickeldorns mit den mechanisch gekuppelten Teilen so gross ist, dass es gegenüber dem Schwungmoment des gewickelten Bundes nicht vernach  lässigt    werden darf.



   Diese Kennlinie kann dadurch angenähert werden, dass die beiden mechanisch gekuppelten   Drehwider-      stände    7 und 8 eine Stufenwickelung zur Erzielung eines geknickten Widerstandverlaufs erhalten (gestrichelt in Fig. 3) und gegenläufig so in Reihe geschaltet werden, dass die Summe beider Widerstandswerte bei Verstellung des Drehwinkels zunächst abnimmt und dann   wie-    der zunimmt, so dass der für die Beschleunigungsauf  schaltung wünschte WiderEjtandsfverhuf    mit guter Annäherung erreicht wird. Der Widerstand 16 dient zur Erfassung der mechanischen Reibung. Der aufgeschaltete   Beschleunigungswert    muss   grösser    sein als der Verzögerungswert, da die Reibungskräfte an der Wickelwelle bremsend wirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Konstanthaltung der Zugspannung des Wickelgutes in einer mit einem Haspel für das Gut versehenen Abwickeleinrichtung mittels einer Induktions-oder Wirbelstrombremse mit annähernd hyper belförmiger Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik und gegenläufig angetriebenem Polrad, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Geschwindigkeit des Wickelgutes proportionale elektrische Spannung mit einer konstanten Gleichspannung in Reihe geschaltet wird, und die Summe beider Spannungen einer dritten, der Haspeldrehzahl proportionalen Spannung entgegengeschaltet wird, und die sich ergebende Differenzspannung den Spulenstrom der Induktions-oder Wirbelstrombremse (3)

   nach einer geknickten Strom-Drehzahlkennlinie beim Anlauf der Wickelvorrichtung zunächst aufwärts und nach Erreichen der vollen Geschwindigkeit wieder ab wärts so steuert, dass das Bremsmoment beim Hochlauf konstant bleibt und während der weiteren Abwicklung nach einer Hyperbel im umgekehrten Verhältnis zur Haspeldrehzahl abnimmt.

   II. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mach Put, emhan. sprch I, dia, durch ekenneichaet, das, s di elektrischen Spannungen, die der Geschwindigkeit des Wickelgutes und der Haspeldrehzahl proportional sind, durch zwei Drehzahlgeber (12 und 19) erzeugt werden, von denen einer mit den Treibrollen (1) und der zweite mit der Haspelwelle (2) mechanisch gekuppelt sind.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch g- kennzeichnet, dass die Drehzahl, mit der das Polrad entgegen der Abwickeldrehrichtung angetrieben wird, so bemesissn ist. dass der Wendepunkt der Dfehmomeiit- Drehzahl-Kennlinie erreicht ist und nur der gleichsinnig gekrümmte, annähernd hyperbelförmige Teil der Kenn liiniii-durcdhfahren wsrd.

   2. Anordnung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenstrom durch ein Potentiometer (9) zur Einstellung des gewünschten Wickelzuges beeinflusst wird, welches an der Differenzspannung liegt, die sich aus der Spannung des zweiten Drehzahlgebers (19) einerseits und der Summenspannung des ersten Drehzahlgebers (12) und der Gleichspannungsquelle (13) anderseits ergibt.

   3. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Spannungen des ersten Drehzahlgebers (12) und der Gleichspannungsquelle (13) an zwei in Reihe geschalteten Widerständen abgegriffen wird, wobei ein Widerstand (10) zur Einstellung des Anfangswickeldurchmessers und der zweite (11) zur Einstellung des Dorndurchmessers dient.

   4. Anordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung des zweiten Drehzahlgebers (19) ebenfalls an zwei Widerständen (17 und 18) mit denselben Funktionen abgegriffen wird, wobei die Widerstände (10 und 17), die zur Einstellung des An fangswickeMurchmessers dienen, mechanisch miteinan- der gekuppelt sind.

   5. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs-und Verzöge- rungswerte an zwei Widerständen (7 und 8) abgegriffen werden, die mit den Widerständen für die Einstellung 'des Anfangswickeldufchmesssers (10 und 17) mechanisch gekuppelt sind, dass sie an einer konstanten Gleichspannung liegen, und dass diese Gleichspannung durch zwei Schalter (14 und 15) umgepolt werden kann und sin weiterer Widerstand (16) mit dem Schialter (15) in Reihe geschaltet ist, der die mechanische Reibung be rücksichtigt.

   6. Anordnung nach Unteranspruch 5, dadurch ge keimzeichne. t, dass die Widerstände (7 und 8) für die Beschleunigungs-und Verzögerungswerte mit Stufenwick- lung und geknicktem Widerstandsverlauf ausgeführt und gegenläufig so in Raihs geschaltet sind, dass die Summe der Widerstandswerte bei Verstellung der Widerstände zunächst ab-und dann wieder zunimmt, wobei der Widerstamtsverla. uf der gewüroschten Kemliniss des Beschleunigungswerts in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser angenähert wird.

   7. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) der Induktions-oder Wirbelstrombremse durch einen elektrischen Verstärker (6) mit Stromregelung und Soll-Ist-Vergleich gespeist wird.