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Regelanordnung für die Führung von durchlaufenden Bahnen insbesondere
Gewebebahnen Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für die Führung von durchlaufenden
Bahnen, wie sie insbesondere in der Textil- und Papierindustrie (Papierbahnen, Gewebebahnen)
vorkommt.
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Die Führung von langgestreckten durchlaufenden Bahnen erfolgt im
allgemeinen durch Fiihrungsglieder, die entweder dem Verlauf der Kante der durchlaufenden
Bahn folgen oder die die Bahn bei Abweichungen von einem Sollwert auf diesen zurückführen.
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Bisher erfolgte diese Regelung meistens über einen Drdistrommotor,
der mit Schützen umgesteuert wird, oder mit Hilfe von Umsteuerkupplungen.
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Zu der elektrischen Bahnlenkung von durchlaufendem Gut existieren,
wie oben erwähnt, zwei Systeme.
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Auf beide soll die Erfindung Anwendung finden. Beide Systeme arbeiten
mit Fühlereinrichtungen, die mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder optisch sein
können.
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Bei dem einen System wird bei feststehenden Einführungsseitenwänden
die Bahn selbst gesteuert. Bei dem anderen System sind bewegliche Seitenwände vorgesehen,
die ihrerseits gesteuert werden. Bei Anwendung des letzteren Systems ist auf jeder
Seite der Bahn eine unabhängige Regelordnung mit Antrieb versehen. Dann arbeitet
die Einrichtung unabhängig von der etwa schwankenden Breite der Bahn, und die Nadelreihen
oder -Itluppen fassen die Stoffkante stets richtig.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Regelung des Asynchromotors
über vormagnetisierte Drosseln (Magnetverstärker), und als Rückführung zur Stabilisierung
der Regelung wird der gleichgerichtete Differenzwert einer Phasenindikatorschaltung
als drehfeld- und spannungsabhängiger Wert nach erfolgter Integration verwendet.
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Mit Hilfe von vormagnetisierten Drosseln (Magnetverstärker) im Antriebskreis
kann erfindungsgemäß je nach Regelbefehl durch die Fühlereinrichtung an der Bahn
des durchlaufenden Gutes der Antriebsmotor, der die Führungseinrichtung bzw. das
durchlaufende Gut selbst über eine Verstellvorrichtung steuert, in Rechts oder Linkslauf
bzw. Stillstand versetzt werden.
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Magnetische Verstärker haben bekanntlich den Vorteil, daß sie keiner
Wartung bedürfen und keine Kontakte besitzen, die zu Störungen Anlaß geben könnten.
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Außerdem ist es bei ihrer Anwendung auf Regelanordnungen leicht möglich,
die Regelgüte durch eine Rückführung oder Einführung eines Proportionalbereiches
zu verbessern. Man kann so entweder die Genauigkeit vergrößern oder bei gegebener
Genauigkeit mit höherer Regelgeschwindigkeit arbeiten. Da magnetische Verstärker
mit mehreren Steuerwicklungen ausgerüstet
werden können, ist bei der erfindungsgemäßen
Anordnung die Einführung von Rückführgrößen leicht möglich.
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Es ist bei Antrieben, die eine Lage regeln, üblich, als Rückführung
die geschwindigkeitsproportionale Spannung eines Tachodynamos zu verwenden. Bei
den in dieser Erfindung vorliegenden Antrieben meist kleiner Leistung wäre das unter
Umständen unwirtschaftlich. Ein besonderer Tachodynamo wird entbehrlich, wenn man
zur Rückführung elektrische Größen wählt, die am Motor unmittelbar gemessen werden
können, wie z. B. Spannungen oder Ströme oder Kombinationen beider Größen. Der bei
der erfindungsgemäßen Regelanordnung als Rückführung verwendete gleichgerichtete
Differenzwert einer Phasenindikatorschaltung ist von der Drehfeldrichtung und von
der Spannung abhängig.
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Die Phasenindikatorschaltung bezweckt die Anzeige eines Drehfeldes
nach Größe und Richtung. Sie besteht aus einem Blindwiderstand und zwei ohmschen
Widerständen. Diese drei Widerstände sind zu einem Stern verbunden und liegen mit
ihrem freien Ende an je einer Phase des Drehstrommotors. Je nach der Richtung des
Drehfeldes überwiegt die Spannung an dem einen oder anderen ohmschen Widerstand.
Als Blindwiderstand kann beispielsweise eine Drossel verwendet und die ohmschen
Widerstände können durch je einen Transformator ersetzt werden. In diesem Falle
wird die Sekundärseite der Transformatoren über Gleichrichter mit je einem ohmschen
Widerstand belastet. Die Differenz der Sekundärströme fließt über die Steuerwicklungen
der zur Steuerung des Motors
vorgesehenen Magnetverstärker. Als
Rückführung wird bei einer Motorregelung eine der Drehzahl und Drehrichtung proportionale
Größe benötigt. An Stelle der Drehzahl kann jedoch auch das Integral des Drehmomentes
benutzt werden, und zwar ist der durch die Steuerwicklung der Magnetverstärker fließende
Differenzstrom angenähert diesem Integral proportional.
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Zur Integration werden zweckmäßig im Sekundärkreis der Gleichrichter
Induktivitäten vorgesehen. Die angenäherte Linearität zwischen Drehmoment und dem
durch die Gleichrichter gebildeten Differenzstrom im ausgenutzten Bereich ergibt
sich dadurch, daß bei teilweise gesperrten Magnetverstärkern das Drehfeld nicht
mehr symmetrisch ist. Zweckmäßig wird die aus den Widerständen im Sekundärkreis
der Transformatoren und zur Integration vorgesehenen Induktivitäten gebildete Zeitkonstante
etwa gleich der Anlaufzeitkonstanten des geregelten Antriebsmotors gewählt.
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Die Vorteile der Erfindung treten um so mehr hervor, je kleiner das
Schwungmoment des verwendeten Induktionsmotors ist. Besonders günstig in dieser
Beziehung ist die Anwendung des Ferrarismotors. Bei diesem können z. B. infolge
des kleinen Trägheitsmomentes sogar die Endlagenschalter entbehrt werden.
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In den folgenden Ausführungsbeispielen wird eine erfindungsgemäße
Regelanordnung für die Führung von fortlaufenden Bahnen erläutert. Insbesondere
handelt es sich um eine Führungseinrichtung von Gewebebahnen, wie sie bei Spannrahmen
Anwendung finden kann Die durchlaufende Bahn 1 in Fig. 1 wird in Führungseinrichtungen2,3
auf jeder Seite der Bahn in Kluppen- oder Nadelketten 4, 5 geführt. Auf jeder Seite
ist eine unabhängige Regelanordnung zur Steuerung der Führungseinrichtungen 2, 3
bei Verschiebungen der Bahn 1 vorgesehen, um eine Unabhängigkeit von der Bahnbreite
zu schaffen. Es wird im folgenden die Wirkungsweise der Regelanordnung auf der linken
Seite der Bahn in Fig. 1 näher beschrieben. Die Regelanordnung auf der rechten Seite
arbeitet analog. über einen Fühler 6 wird die linke Kante der durchlaufenden Bahn
abgetastet. Bei einer Auslenkung nach links schließt der Fühler Kontakt 7. Dann
liegt über einen Widerstand 9 die Batterie 11 mit einer Steuer-und Gleichspannung
Ust an den Anschlußbuchsen 13, 14 einer Magnetverstärkeranordnung 15, über die die
drei Phasen RST zu dem Asynchromotor 16 geführt werden. Bei einer Auslenkung des
Fühlers 6 nach links bis zum Kontakt 7 werden über die Magnetverstärkeranordnung
15 die Phasen R und S vertauscht, der Motor 16 dreht sich im Linkslauf und bewegt
die Führungseinrichtung 2 mit der Nadelkette 4 so weit nach links, bis der Fühler
6 sich vom Kontakt 7 löst und der Motor 16 spannungslos wird.
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Bei einer Auslenkung des Fühlers 6 nach der rechten Seite bei Verschiebung
der durchlaufenden Bahn nach rechts wird die Spindel 17 über den Motor 16 so lange
nach rechts gedreht, bis sich Fühler 6 vom Kontakt 8 löst.
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In Fig. 2 ist eine Form der Magnetverstärkeranordnung 15 (gemäß Fig.
1), mittels der die Steuerung des Motors 16 erfolgt, dargestellt. In den beiden
Phasen und S und zwischen R und S und S und R befinden sich die D,Iagnetverstärker
18, 19, 20, 21 mit den Steuerwicklungen 22, 23 und den Rückführungswicklungen 24,
25.
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Als Rückführung wird der gleichgerichtete Differenzwert einer Phasenindikatorschaltung
verwendet.
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Dieser Wert ist von der Drehfeldrichtung und von der Spannung abhängig.
Die Drossel 26 bildet mit den
Widerständen 27, 28 eine drehfeldrichtungsempfindliche
Schaltung eines Blindwiderstandes mit zwei Wirkwiderständen. Die Transformatoren
29, 30 sowie die Gleichrichter 31, 32 beeinflussen die Wirkung nicht, sie ermöglichen
eine Zusammenführung des Differenzwertes auf den Rückführungswicklungen 24, 25.
Bei der Rückführung erfolgt mit Hilfe der Drosseln 33, 34 eine Integration der Spannungswerte
zwischen den Motoranschlüssen 35, 36. Die Geschwindigkeit eines Motors ist bei gegebenem
Trägheitsmoment proportional dem Integral der angelegten Drehmomente abzüglich des
bei den vorliegenden Antrieben meist konstanten Nutzmomentes. Bei einem normalen
Drehstrommotor ist das Drehmoment zwar dem Quadrat der Spannung proportional, bei
einer Steuerung des Drehstrommotors über magnetische Verstärker gemäß Fig. 2 tritt
jedoch in einem weiten Bereich eine annähernd lineare Abhängigkeit des Drehstrommomentes
von der Spannung an den Motoranschlüssen auf.
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Wie schon erwähnt, wird die Steuerspannung Ust zur Vormagnetisierung
der Magnetverstärker 18, 19, 20, 21 an die Buchsen 13, 14 angelegt. Je nach Polung
der Steuergleichspannung Ust an den Buchsen 13, 14 erfolgt eine Vormagnetisierung
der Magnetverstärker 18, 19 und eine Sperrung von 20 und 21 oder aber eine Sperrung
von 18 und 19 und eine Vormagnetisierung von 20 und 21. Bei Vormagnetisierung der
Magnetverstärker 20 und 21 erfolgt eine Phasenvertauschung von R und S, die ein
Anlaufen des Motors im entgegengesetzten Drehsinne bewirkt.
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Man kann die Regelgüte weiterhin dadurch verbessern, daß man durch
den Fühler, der die Bahnkante abtastet, nicht nur einen einfachen Links-Rechts-Befehl
gibt, sondern den Regelbefehl der Auslenkung proportional macht. Dieses läßt sich
dadurch bewerkstelligen, daß man den Proportionalbereich durch mindestens zwei Kontaktpaare
7, 38 und 8, 37 in Stufen annähert, wie in Fig. 3 dargestellt.
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Eine wesentlich feinere Stufung der Annäherung läßt sich durch ein
vom Fühler bewegtes Potentiometer 39 erreichen. Da der Fühler besonders leichtgängig
laufen soll, ist es zweckmäßig, den Abgriff des Potentiometers 39, wie in Fig. 4
dargestellt, nach Art eines Wälzreglers 40 durchzuführen.
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Viele Stoffe vertragen keinen mechanischen Fühler.
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Man tastet sie deshalb durch einen Lichtstrahl ab. Der Lichtstrahl
kann eine Fotozelle oder einen Fotowiderstand steuern. Auch hierbei läßt sich ein
Proportionalbereich einstellen. Dieses wirkt insbesondere in Verbindung mit den
magnetischen Verstärkern sehr günstig.
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Eine besonders einfache Ausführung des Proportionalbereiches ergibt
sich, wenn man eine langgestreckte Lichtquelle etwa eine Leuchtstofflampe verwendet
und/oder die Lichtquelle durch eine in der geregelten Verschiebungsrichtung der
Bahn sich erstreckende Mattscheibe abdeckt. Es wird also genau das Gegenteil von
dem sonst Üblichen getan, da im allgemeinen meist durch Linsen und Hohlspiegel scharf
gebündelte Lichtstrahlen verwendet werden.
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Die Größe des Proportionalbereiches läßt sich unschwer durch Verändern
des Abstandes des Fotowiderstandes bzw. der Fotozelle von der Verschiebungsebene
der Bahnkante erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt.
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Der Fotowiderstand 41 gibt eine Leistung ab, die genügt, um den magnetischen
Verstärker 42 auszusteuern. Dabei wirkt es besonders günstig, daß der Fotowiderstand
einen hohen Widerstand herstellt und so verhindert, daß im Steuerkreis ein Wechselstrom
auftritt.
Die Fotowiderstände haben eine stromsteuernde Charakteristik, dadurch wird die Zeitkonstante
des nachgeschalteten magnetischen Verstärkers 42 wesentlich gesenkt.
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PATENTANSPROCHE: 1. Regelanordnung für die Führung von durchlaufenden
Bahnen, insbesondere Gewebebahnen, mit einer von einem Asynchronmotor angetriebenen
Verstellvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Asynchronmotors
(16) über Magnetverstärker (15) erfolgt und als Rückführung zur Stabilisierung der
Regelung der gleichgerichtete Differenzwert einer Phasenindikatorschaltung als drehfeld-
und spannungsabhängiger Wert nach erfolgter Integration verwendet wird.