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Elektrowickler Das Aufwickeln von band- oder drahtförmigem Material
soll in der Regel mit konstantem, aber einstellbarem Zug bei einer vorgegebenen,
von dem vorgeschalteten Arbeitsprozeß bedingten Geschwindigkeit erfolgen. Da der
Durchmesser des Bundes während des Wickelvorganges laufend zunimmt, ist das Drehmoment
des Antriebsmotors entsprechend nachzuregeln. Die Drehzahl des Motors nimmt hierbei
ständig ab, so daß seine abgegebene Leistung konstant bleibt. Diese Tatsache wird
bei einer bekannten Regelanordnung für Wickler benutzt, die durch Regeln auf konstante
elektrische Leistung die Zugkraft im Wickelgut konstant hält. Die Zulaufgeschwindigkeit
des Wickelgutes wird unabhängig von der Regelanordnung durch fremde Anordnungen
bestimmt. Dies ist beispielsweise bei Aufwickelvorrichtungen der Papier-, Kunststoff-
und Textilindustrie der Fall.
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In der bekannten Regelanordnung wird das Feld des Antriebsmotors
von einem konstanten Strom erregt und der Ankerstrom geregelt. Der Motor ist mit
einem Tachodynamo gekoppelt, dessen Feld vom Ankerstrom des Antriebsmotors erregt
wird. Die vom Tachodynamo abgegebene Spannung ist somit dem Produkt aus Ankerstrom
und Ankerspannung, also der Leistung des Motors proportional. Die Tachospannung
wird in einem Regelverstärker mit der von einem weiteren Tachodynamo gelieferten
Spannung verglichen. Dieser Tachodynamo wird unmittelbar vom zulaufenden Wickelgut
angetrieben, seine Spannung ist somit der Aufwickelgeschwindigkeit proportional.
Die aus diesem Vergleich sich ergebende Ausgangsgröße des Regelverstärkers ist ein
Maß für die Zugkraft und wird als Sollwert in einem weiteren Regelverstärker durch
den Vergleich mit dem Ankerstrom zur Regelung des Antriebs motors herangezogen.
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Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß bei einem Riß des Wickelgutes,
der bei gewissen Wickelgütern nicht selten vorkommen kann, der Antrieb beschleunigt
weiterläuft, was zu ernsten Störungen führen kann.
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In anderen bekannten Anordnungen wird entweder der Sollwert eines
Regelkreises für den Ankerstrom des Haspelmotors oder die Erregung des Motors nach
Maßgabe des zunehmenden Bunddurchmessers verändert. Dies geschieht mit Hilfe von
zwei Tachodynamos, von denen der eine die Motordrehzahl und der andere die Bandgeschwindigkeit
mißt. Auch diese Anordnungen haben den Nachteil, daß bei einem Bandriß der Haspelmotor
durchgeht.
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Dieser Nachteil wird von der erfindungsgemäßen Anordnung vermieden.
Die Erfindung bezieht sich
auf einen Elektrowickler mit einer Regeleinrichtung zur
Erzielung eines konstanten Zuges durch Ankerstromregelung des Antriebsmotors bei
unabhängig vorgegebener Wickelgeschwindigkeit unter Verwendung eines Verstellantriebes
für den Istwertgeberwiderstand des Ankerstromregelkreises, der von einem Zweipunktregler
nach Maßgabe der Abweichung der Wickelgeschwindigkeit von der Motordrehzahl beeinflußt
wird, und besteht darin, daß der Istwertgeberwiderstand als Bürdenwiderstand für
den Ankergleichstromwandler ausgebildet ist und von dem Zweipunktregler nur in eine
Richtung verstellt wird und daß im Ankerstromregelkreis des Antriebsmotors ein Kleinstwertverstärker
mit zwei Eingängen vorgesehen ist, dessen einem Eingang die Ausgangsgröße des Reglers
für den Antriebsmotor und dessen anderem Eingang eine vom Istwert des Zweipunktreglers
herrührende Begrenzungsspannung zugeführt wird.
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In der Abbildung ist die vorzugsweise Ausführung der Erfindung dargestellt.
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Der Antriebsmotor 1 für den Wickelbund 2 wird von einem konstanten
Feld 3 erregt. Sein Ankerstrom wird über den Gleichstromwandler 4 geleitet und von
dem Stellglied 5 geregelt. Das Stellglied besteht beispielsweise aus einer Thyratronanordnung,
dem ein Gittersteuergerät 6 vorgeschaltet ist. Der Eingang des Gittersteuergerätes
ist mit einem Kleinstwertverstärker 7 verbunden, der zwei Eingänge besitzt. Der
eine Eingang wird von der Ausgangsgröße des Regelverstärkers 8 beaufschlagt, dem
anderen Eingang wird eine Begrenzerspannung zugeführt. Vor dem Regelverstärker 8
erfolgt der Vergleich des an einem Spannungsteiler 9 einstellbaren Sollwertes mit
der vom Bürdenwiderstand 10 beeinflußten Sekundärspannung des Oleichstromwandlers
4. Der Bürdenwiderstand
ist in einer Tandemanordnung mit einem
weiteren Spannungsteilerwiderstand 11 gekoppelt, der von einem Tachodynamo 12 gespeist
wird. Dieser Tachodynamo wird unmittelbar vom Wickelgut 13 angetrieben. Die am Spannungsteiler
11 abgegriffene Spannung wird mit der Spannung eines weiteren mit der Motorwelle
gekuppelten Tachodynamos 14 verglichen und die Differenzgröße einem Zweipunktregler
15 zugeführt. Der Zweipunktregler steuert den Verstellmotor 16 für die beiden Tandemwiderstände
10, 11.
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-Wie bekannt, ist bei konstantem Feld das Drehmoment des Gleichstromantriebsmotors
dem Ankerstrom proportional. Bei konstanten Bundradien gilt das auch für die vom
Motor ausgeübte Zugkraft.
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Die Regelung auf konstante Zugkraft wird deshalb in üblicher Weise-
durch die Regelung des Ankerstromes vorgenommen, wozu der aus dem Stellglied 5,
dem Gittersteuersatz 6, dem Kleinstwertverstärker 7, dem Regelverstärker 8, dem
Bürdenwiderstand 10 und dem Gleichstromwandler 4 gebildete Regelkreis vorgesehen
ist. Dieser Regelkreis würde nach Maßgabe des am Spannungsteiler 9 eingestellten
Sollwertes -auf einen konstanten Ankerstrom regeln. Da jedoch der Bundradius laufend
zunimmt, muß die Ankerstromregelung ständig so korrigiert werden, daß bei abnehmender
Drehzahl ein zunehmendes Drehmoment entsteht. Diese Korrektur erfolgt durch die
Verstellung des Bürdenwiderstandes 10 auf der Sekundärseite des Gleichstromwandlers,
wodurch die vom Gleichstromwandler als Istwert abgegebene Sekundärspannung beeinflußt
wird. Der Istwert des Regelkreises wird im umgekehrten Verhältnis zum Radius des
Bundes geändert. Zwischen dem Ankerstrom bzw. der Sekundärspannung des Gleichstromwandlers
einerseits und dem Bundradius andererseits besteht somit ein hyperbolischer Funktionszusammenhang.
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Die Verstellung des Bürdenwiderstandes 10 nach Maßgabe dieser Funktion
geschieht erfindungsgemäß durch einen Verstellmotor 16, der von dem Zweipunktregler
15 gesteuert wird. Der Zweipunktregler 15 hat die Eigenschaft, die Verstellung nur
in einer Richtung zu veranlassen. Ein Rücklauf findet in geregelter Form nicht statt.
Dieser Umstand ist im Falle des Reißens des Wickelgutes von großer Bedeutung. Für
die Verstellung des Bürdenwiderstandes im umgekehrten Verhältnis zum Bundradius
ist es notwendig, einen Vergleich zwischen der Zulaufgeschwindigkeit des Wickelgutes
und der Drehzahl des Antriebsmotors herbeizuführen. Denn das Verhältnis dieser beiden
Größen ist ausschließlich durch den Bundradius festgelegt. Zu diesem Zweck sind
zwei Tachodynamos 12,14 vorgesehen, von denen der eine, 14, mit dem Antriebsmotor
1 und der andere, 12, mit Transport- oder Führungsrollen des Wickelgutes 13 gekuppelt
ist. Die der Wickelgeschwindigkeit proportionale Tachospannung wird erfindungsgemäß
einem Spannungsteiler 11 zugeführt, dessen Abgriff gleichzeitig mit dem Abgriff
des Bürdenwiderstandes 10 verstellt wird. In einem zusätzlichen ;Regelkreis wird
die drehzahlabhängige Spannung als Sollwert mit der am Spannungsteiler 11 abgegriffenen
Spannung als Istwert-verglichen und- die Differenzspannung dem Eingang des Zweipunktreglers
zugeführt. Nach Maßgabe der abnehmenden Motordrehzähl und damit des zfinehmenden
Bunddùrchmessers erfolgt eine Verschiebting des Abgtiffes am Span-
nungsteiler 11
und damit auch gleichzeitig am Bürdenwiderstand 10. Die Widerstandsänderungen und
zwangläufig auch die durch die Abgriffe eingestellten Spannungen verringern sich
im umgekehrten Verhältnis zum Bundradius, wie dies zur Erzielung eines konstanten
Zuges erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung hat die Eigenschaft, daß die
Abwicklungsgeschwindigkeit ausschließlich von der der Wickelvorrichtung vorgeschalteten
Arbeitsmaschine bestimmt wird. Eine Verringerung der Aufwickelgeschwindigkeit hat
eine Abnahme der beiden Tachospannungen zur Folge, was wiederum zu einer verlangsamten
Verstellung des Bürdenwiderstandes führt. Die Zugkraft des Motors wird auf Grund
der Ankerstromregelung bei jeder Geschwindigkeit konstant gehalten, woraus sich
die zu der vorgegebenen Wickelgeschwindigkeit und zu dem jeweiligen Bundradius gehörende
Drehzahl zwangläufig ergibt. Der Wickel zug wird ausschließlich durch den Spannungsteiler
9 für den Sollwert bestimmt und bleibt auch bei völligem Stillstand unverändert.
Umgekehrt erfolgt die Aufwicklung mit wachsender Zulaufgeschwindigkeit, beginnend
vom Wert Null bis zum Höchstwert, stets mit gleichbleibendem Zug.
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Bei einem Riß des Wickelgutes würde die Drehzahl des Motors wegen
des vorhandenen Drehmomentüberschusses zunächst ansteigen. Das bedeutet, daß auch
der von dem Tachodynamo 14 gelieferte Sollwert ansteigt, was den Zweipunktregler
15 zu einem Rücklauf veranlassen müßte. Da dies erfindungsgemäß nicht vorgesehen
ist, bleibt der Abgriff in der Stellung stehen, die dem kurz vor dem Riß vorhandenen
Bundradius entspricht. Die am Spannungsteiler abgegriffene Spannung wird erfindungsgemäß
als Begrenzerspannung einem der beiden Eingänge des Kleinstwertverstärkers 7 zugeführt.
Dieser Kleinstwertverstärker 7 hat die Eigenschaft, daß stets nur die kleinere der
beiden Eingangsspannungen auf den Regelkreis einwirken kann. Im Normalfall ist die
Ausgangsgröße des Regelverstärkers 8 kleiner als die vorerwähnte Abgriffsspannung,
was durch nicht gezeigte Anpassungswiderstände im Begrenzerkreis sichergestellt
wird.
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Im Fall eines Risses des Wickelgutes 13 kehrt sich wegen der stark
ansteigenden Istwertspannung der Tachodynamo 14 das Vorzeichen der Differenzspannung
sofort um, wobei der Zweipunktregler 15 jetzt den geregelten Rücklauf sperrt. Dadurch
wird der letzte, vor dem Riß erreichte Bunddurchmesser als mechanische Stellung
des Tandempotentiometers 10-11 gespeichert. Es übernimmt der als Begrenzerspannung
wirkende Istwert die Einflußnahme auf das Stellglied 5, 6 für die Ankerstromregelung
und verhindert eine unbegrenzte Zunahme -der Drehzahl. Darin liegt ein wesentlicher
Fortschritt des erfindungsgemäßen Elektrowicklers.
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Weitere Vorteile liegen darin, daß keine Beschränkungen bezüglich
des Wickelverhältnisses zu beachten sind. Unter Wickelverhältnis versteht man das
Verhältnis der Durchmesser bei vollem und bei leerem Wickelkörper. Ihm entspricht
auch das einzuregelnde Drehzahlverhältnis des Antriebsmotors. Auf Grund der Drehzahlregelung
durch Regelung des Ankerstromes bei konstantem - Erregerfeld ist die Überbemessung
des Antriebsmotors nicht notwendig. Die beschriebene Anordnung' kann deshalb -sehr
-vielseitig verwendet werden. -Sie wird hierbei allen denkbaren
Anforderungen
gerecht. Hinzu kommt, daß eine Abtastung des Wickelgutes nicht erfolgt.