DE1563769C2

DE1563769C2 - Device for tension control of electric reel drives

Info

Publication number: DE1563769C2
Application number: DE19661563769
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Ing.; Ströle Dieter Dipl.-Phys. Dr.; 8520 Erlangen Speth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-10-22
Filing date: 1966-10-22
Publication date: 1976-03-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zugregelung elektrischer Haspelantriebe mit einem das Drehmoment des Haspelmotors steuernden Zugregler, der mit einem den Bandzug unmittelbar erfassenden Istwertgeber verbunden ist.The invention relates to a device for regulating the tension of electrical reel drives with a das The tension regulator controlling the torque of the reel motor, which directly controls the belt tension detecting actual value transmitter is connected.

Gemäß der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, Juli 1960, S. 928, ist ein derartiger Bandzugregelkreis bekannt, bei dem der Bandzug durch eine Kraftmeßdose erfaßt und einem das Drehmoment des Haspelmotors beeinflussenden Zugregler als Istwert zugeführt wird. Ferner ist aus der ASEA-Zeitschrift 1964, Heft 5, S. 111 bis 116, ein Bandzugregelkreis mit einem das Drehmoment des Haspelmotors steuernden Zugregler bekannt, der mit einem den Bandzug unmittelbar erfassenden Istwertgeber verbunden ist und dem ein Bandgeschwindigkeitsregler unterlagert ist. Die laufende Änderung des Wickelradius beim Betrieb der bekannten Haspelantriebe bedingt regeltechnisch gesehen eine Änderung der Gesamtverstärkung des Regelkreises. Ein nach bekannten Vorschriften unter Abstimmung auf die Regelkreisverstärkung optimierter, fest eingestellter Regler würde durch die Änderung des Wickelradius verstimmt werden und demzufolge prinzipiell nicht mehr den günstigsten Regelvorgang herbeiführen können.According to the magazine "Stahl und Eisen", July 1960, p. 928, such a strip tension control circuit is known, in which the tape tension is detected by a load cell and one influencing the torque of the reel motor Tension controller is supplied as an actual value. Furthermore, from the ASEA magazine 1964, issue 5, Pages 111 to 116, a tape tension control circuit with a tension regulator that controls the torque of the reel motor known, which is connected to an actual value transmitter that directly detects the strip tension and the a belt speed controller is subordinate. The continuous change in the winding radius during operation of the known reel drives due to the control technology a change in the overall gain of the Control loop. An optimized according to known regulations in coordination with the control loop gain, A fixed controller would be detuned by changing the winding radius and consequently, in principle, can no longer bring about the most favorable control process.

Es ist bereits eine Legemaschine mit Mehrmotorenantrieb bekannt, bei der zur Drehzahlregelung ein als PI-Regler beschalteter Verstärker von der Differenz zwischen einer Tachometerspannung und einer Sollspannung beaufschlagt ist und mit seinem Ausgangssignal die Drehzahl eines Haspelmotors beeinflußt. In der Rückführung dieses Drehzahlreglers liegt ein Kondensator in Reihe mit einem Potentiometerwiderstand, dessen Abgriff in Abhängigkeit vom Wickelradius verstellt wird. Dadurch wird die Stabilisierung des Drehzahlregelkreises der sich mit dem Wickeiao durchmesser ändernden mechanischen Zeitkonstante angepaßt. Durch diese Maßnahme wird bezweckt, daß einerseits ausreichende dynamische Stabilität herrscht und daß andererseits die Einschwingvorgänge möglichst schnell und mit möglichst kleinem WegfehlerThere is already a spreading machine with multi-motor drive known, in which a as a speed control PI controller connected amplifier of the difference between a tachometer voltage and a target voltage is applied and influences the speed of a reel motor with its output signal. In the feedback of this speed controller is a capacitor in series with a potentiometer resistor, whose tap is adjusted depending on the winding radius. This will stabilize of the speed control loop of the mechanical time constant that changes with the Wickeiao diameter customized. The aim of this measure is that, on the one hand, there is sufficient dynamic stability and that, on the other hand, the transient processes as quickly as possible and with the smallest possible path error

beendet werden. Als Wegfehler wird die in Längeneinheiten der Papierbahn ausgedrückte Differenz zwischen der Solldrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl des Haspelmotors bezeichnet. Die Verstellung der Stabilisierung des Drehzahlregelkreises hat bei kleinsten Wickelradien keinen Einfluß, bei größten Wickelradien verringert sich der Wegfehler beträchtlich. Bei diesem bekannten Haspelantrieb ist somit keine Zugregelung vorgesehen, sondern lediglich eine Verstellung der Stabilisierung der Drehzahlregelung.be terminated. The path error is the difference between the setpoint speed and the actual speed of the reel motor. The adjustment the stabilization of the speed control loop has no influence with the smallest winding radii, with the largest The path error is reduced considerably. In this known reel drive is thus no tension control provided, only an adjustment of the stabilization of the speed control.

Eine Drehzahlregelung wirkt jedoch nicht auf das für den Bandzug ursächliche Drehmoment des Haspelmotors ein. Eine Kompensation des Einflusses der Bandgeschwindigkeit auf den Bandzug findet nicht statt, da die maßgeblichen Einflußgrößen weder erfaßt noch geregelt werden.However, a speed control does not affect the torque of the reel motor which is responsible for the strip tension one. There is no compensation for the influence of the belt speed on the belt tension instead, since the relevant influencing factors are neither recorded nor regulated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Zugregelung mit einem das Drehmoment des Haspelmotors steuernden Zugregler den durch die Veränderung des Wickelradius bedingten schädlichen Einfluß auf das dynamische Verhalten der Zugregelung zu kompensieren.The object of the present invention is, in a tension control with a the torque of the The reel motor controlling the tension regulator caused by the change in the winding radius is damaging To compensate influence on the dynamic behavior of the tension control.

Bei einer Einrichtung zur Zugregelung elektrischer Haspelantriebe der eingangs genannten Art, welche zur Aufwicklung unelastischer Materialbahnen bestimmt sind, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zugregler eine Multipliziereinrichtung aufweist die das Produkt aus der Regelabweichung und einer zugeführten wickelradiusproportionalen Größe als Stellgröße für den Haspelmotor bildet.In a device for regulating the tension of electrical reel drives of the type mentioned at the outset, which are intended for winding inelastic material webs, this object is achieved by that the tension regulator has a multiplier which is the product of the control deviation and a supplied variable proportional to the winding radius as a manipulated variable for the reel motor.

Bei einer Einrichtung zur Zugregelung elektrischer Haspelantriebe der eingangs genannten Art mit einem dem Zugregler unterlagerten Bandgeschwindigkeitsregler zur Aufwicklung von elastischen Materialbahnen wird die erfindungsgemäße Kompensation dadurch erreicht, daß der Bandgeschwindigkeitsregler eine Dividiereinrichtung aufweist, die den Quotienten aus der Regelabweichung am Eingang des Bandgeschwindigkeitsreglers und einer dem Divisoreingang zugeführten, wickelradiusproportionalen Größe als Stellgröße für den Haspelantrieb bildet.In a device for tension control of electric reel drives of the type mentioned with a Belt speed controller subordinate to the tension controller for winding up elastic material webs the compensation according to the invention is achieved in that the belt speed controller has a dividing device which is the quotient from the control deviation at the input of the belt speed controller and forms a variable that is proportional to the winding radius and fed to the divider input as a manipulated variable for the reel drive.

Grundgedanke der Erfindung ist es also in beiden Fällen, im Bandzugsregelkreis eine Recheneinrichtung — Multiplizierer bzw. Dividierer — vorzusehen,The basic idea of the invention is therefore, in both cases, a computing device in the strip tension control loop - multipliers or dividers - to be provided,

ίοίο

/by/ by

welche das Regelsignal mit einer Größe, die vom Wickelradius abhängt, multipliziert bzw. durch diese dividiert. Grundsätzlich spielt es dabei keine Rolle, an welcher Stelle des jeweiligen Reglers diese angeordnet ist. Zweckmäßigerweise wird man die Recheneinrichtung jedoch im jeweiligen Reglereingangskreis vorsehen, weil dann deren Signalverarbeitung auf geringem Leistungsniveau erfolgen kann.which multiplies or uses the control signal by a variable that depends on the winding radius divided. In principle, it does not matter at which point of the respective controller these are arranged is. However, it is expedient to use the computing device in the respective controller input circuit provide, because then their signal processing can take place at a low level of performance.

Durch die erfindungsgemäße Adaption ergibt sich der Vorteil, daß jede Änderung der Regelkreisverstärkung infolge eines sich ändernden Wickelradius selbsttätig kompensiert wird und der einmal in bezug auf sein dynamisches Verhalten optimierte Bandzugregelkreis trotz veränderlichem Wickelradius optimiert bleibt.The adaptation according to the invention has the advantage that every change in the control loop gain is automatically compensated for as a result of a changing winding radius and the once in relation to The tape tension control loop optimized for its dynamic behavior despite the variable winding radius remains.

Als vorteilhaft erweist sich eine Dividiereinrichtung, welche einen Proportionalverstärker hohen Verstärkungsgrades enthält, dem der Dividend als Eingangsspannung zugeführt ist und der mit der Ausgangsspannung eines Multiplikators, beispielsweise eines Hallmultiplikators gegengekoppelt ist, dessen Eingangsgrößen aus einer dem Divisor proportionalen Spannung sowie der Verstärkerausgangsspannung besteht. Eine derartige Dividiereinrichtung ist weitgehend nullpunktsicher und driftfrei.A dividing device proves to be advantageous, which contains a proportional amplifier with a high gain, to which the dividend is fed as input voltage and that with the output voltage a multiplier, for example a Hall multiplier, is fed back, whose input variables from a voltage proportional to the divisor and the amplifier output voltage consists. Such a dividing device is largely zero point safe and drift-free.

Meist wird die Haspel vom Motor nicht direkt, sondern über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben. Wenn diese Untersetzung nicht groß genug gewählt werden kann, so ist bei Haspelregelungen der zuletzt genannten Art eine zusätzliche Einflußnahme der Wickelradiusänderung auf die Regelkreisverstärkung dadurch gegeben, daß sich die auf die Antriebswelle bezogene Schwungmasse der Haspelanordnung nennenswert ändert. Für diesen Fall empfiehlt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, die wickelradiusproportionale Spannung der Dividiereinrichtung nicht direkt, sondern modifiziert durch einen Funktionsgenerator zuzuführen, wodurch dann auf einfache Weise auch die Kompensation dieses zusätzlichen Einflusses erreicht werden kann. Der Funktionsgenerator kann einen Addierverstärker enthalten, dem die Eingangsgröße sowohl unmittelbar als auch über einen Umkehrverstärker und mehreren von diesem beaufschlagten, vorgespannten Dioden zugeführt ist.Usually the reel is not driven directly by the motor, but via a reduction gear. If this reduction cannot be selected large enough, the last one is used in the case of reel controls mentioned type an additional influence of the winding radius change on the control loop gain given by the fact that the centrifugal mass of the reel assembly related to the drive shaft is significant changes. In this case, it is recommended in a further embodiment of the invention, the winding radius proportional The voltage of the dividing device is not fed directly, but modified by a function generator, which then leads to this additional influence can also be compensated for in a simple manner. The function generator can contain an adding amplifier to which the input variable is both immediate and via a reversing amplifier and several biased diodes acted upon by this is.

Die Erfindung soll samt ihren weiteren Ausgestaltungen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.The invention, together with its further refinements, is to be explained in more detail with reference to the drawings will.

In F i g. 1 ist zunächst die prinzipielle Haspelregelung dargestellt, von welcher die Erfindung ausgeht. Sie besteht aus einem elektrischen Antriebsmotor 1, welcher über ein Getriebe 2 mit der Haspel 3 gekuppelt ist und sie in der angegebenen Richtung mit der Umfangsgeschwindigkeit v_H in Drehung versetzt, so daß auf ihr eine Materialbahn 4 aufgewickelt wird. Der Wickelradius der Haspel sei mit r bezeichnet. Ein mit der Haspelwelle gekuppelter Gleichstromtachodynamo 5 dient zur Gewinnung einer der Haspeldrehzahl n_H proportionalen Gleichspannung. Ein weiterer Gleichstromtachodynamo-6 zur Lieferung einer der Umfangsgeschwindigkeit v_H der Haspel proportionalen Gleichspannung ist mit einer von der Materialbahn 4 angetriebenen Rolle verbunden. Die Materialbahn 4 ist über eine Umlenkrolle 7 α sowie eine weitere Führungsrolle 7 b geführt und verläßt mit der Geschwindigkeit v_B eine mit 9 bezeichnete Einrichtung, welche z.B. in einer Abwinkelhaspel oder einem Walzgerüst bestehen kann. Mittels der Umlenkrolle 7 α wird der Bandzug erfaßt, indem deren Lager sich über eine Druckmeßdose 8a abstützt und ein an die Ausgangsklemmen der Druckmeßdose 8 α geschalteter Verstärker 8 b deren Ausgangssignal in eine dem Bandzug proportionale Gleichspannung Z umformt. Diese wird in einer Vergleichseinrichtung 10 mit einer dem gewünschten Sollwert des Zuges z* proportionalen Gleichspannung verglichen und dem Zugregler 11 zugeführt. Das Ausgangssignal des Zugreglers 11 istIn Fig. 1 shows the principle of the reel control on which the invention is based. It consists of an electric drive motor 1 which is coupled to the reel 3 via a gear 2 and sets it in rotation in the specified direction at the circumferential speed v _H , so that a web of material 4 is wound onto it. The winding radius of the reel is denoted by r. A direct current tacho dynamometer 5 coupled to the reel shaft is used to obtain a direct voltage proportional to the reel speed n _H. Another direct current tacho dynamometer 6 for supplying a direct voltage proportional to the circumferential speed v _{H of} the reel is connected to a roller driven by the material web 4. The material web 4 is guided over a deflection roller 7 α and a further guide roller 7 b and leaves at the speed v _B a device designated 9, which can consist, for example, in an angle reel or a roll stand. The belt tension is detected by means of the pulley 7 α , in that its bearings are supported by a pressure cell 8a and an amplifier 8b connected to the output terminals of the pressure cell 8 α converts its output signal into a DC voltage Z proportional to the belt tension. This is compared in a comparison device 10 with a direct voltage proportional to the desired nominal value of the train z * and fed to the train controller 11. The output signal of the tension regulator 11 is

ίο bei der gezeichneten in einer Kontaktbrücke bestehenden Verbindung der Klemmen 12 und 13 dem Steuereingang eines Stromstellgliedes 14, beispielsweise in Form einer gesteuerten Stromrichteranordnung zugeführt und beeinflußt die Ankerspannung U_a, bzw. den Ankerstrom des Antriebsmotors 1, dessen Feldwicklung mit 15 bezeichnet ist.ίο in the connection of terminals 12 and 13, which is drawn in a contact bridge, to the control input of a current actuator 14, for example in the form of a controlled converter arrangement, and influences the armature voltage U _a or the armature current of the drive motor 1, the field winding of which is denoted by 15.

Bei elastischen Materialbahnen entspricht die Bandgeschwindigkeit Vn an der Haspel nicht der Austrittsgeschwindigkeit v_B. In Verbindung mit den im Zu- sammenhang mit F i g. 3 noch zu erläuternden Maßnahmen kann in bekannter Weise dem Zugregler 11 ein Bandgeschwindigkeitsregler 16 in der Art unterlagert werden, daß die Ausgangsgröße des Zugreglers 11 den Sollwert v*_H des Reglers 16 bildet. Die Kon-In the case of elastic webs of material, the belt speed Vn at the reel does not correspond to the exit speed v _B. In connection with the in connection with F i g. 3 measures still to be explained, the tension controller 11 can be subordinated to a belt speed controller 16 in a known manner in such a way that the output variable of the tension controller 11 forms the setpoint value v * _{H of} the controller 16. The con-

25. taktbrücke zwischen den Klemmen 12 und 13 wird demzufolge entfernt und die gestrichelt eingezeichneten Verbindungen mit dem Bandgeschwindigkeitsregler 16 hergestellt. Als Istwert für den Bandgeschwindigkeitsregler dient das Ausgangssignal des Tachodynamos 6.25. The clock bridge between terminals 12 and 13 is therefore removed and the dashed lines Connections to the belt speed controller 16 made. As an actual value for the belt speed controller the output signal of the speedometer 6 is used.

F i g. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiei der Erfindung bei einer Zugregeleinrichtung für eine unelastische Materialbahn, wobei die für diesen Betriebsfall regelungstechnisch interessanten Elemente der Anordnung nach F i g. 1 unter Beibehaltung der entsprechenden Bezugszeichen in Signalflußdarstellung veranschaulicht sind. Die Ausgangsgröße des Zugreglers 11 beeinflußt unmittelbar den Eingang des Stromrichterstellgliedes 14, das seinerseits auf die mit 18 bezeichnete Regelstrecke einwirkt, in welcher die in F i g. 1 mit 1 bis 7 bezeichneten Elemente zusammengefaßt zu denken wären. Die Eingangsgröße der Regelstrecke ist demnach die vom Stromrichterstellglied 14 gelieferte Ankerspannung U_a, die zu einem entsprechenden elektrischen Moment m_e! umgeformt wird, welches innerhalb der Regelstrecke in Vergleich gesetzt ist zu dem Beschleunigungsmoment m_b. Das Ergebnis dieses Vergleiches ist das Lastmoment m_u worausF i g. 2 shows an application example of the invention in a tension control device for an inelastic material web, the elements of the arrangement according to FIG. 1 are illustrated in signal flow representation while retaining the corresponding reference numerals. The output variable of the tension regulator 11 directly influences the input of the converter actuator 14, which in turn acts on the controlled system designated by 18, in which the in FIG. 1 with 1 to 7 designated elements would be thought of in a summarized manner. The input variable of the controlled system is accordingly the armature voltage U _a supplied by the converter actuator 14, which leads to a corresponding electrical moment m _e! is converted, which is set within the controlled system in comparison to the acceleration torque m _b . The result of this comparison is the load torque m _u from which

sich nach der Beziehung Z= — der Bandzug ergibt, wasaccording to the relationship Z = - the strip tension results what

durch ein fiktives Dividierglied 19 symbolisiert ist. Der Bandzug ζ kann dann am Ausgang der Regelstrecke 18 in der in F i g. 1 dargestellten Art erfaßt werden.is symbolized by a fictitious dividing member 19. The strip tension ζ can then at the output of the controlled system 18 in the manner shown in FIG. 1 type shown captured will.

Die als das Verhältnis von z/U_a definierbare Regelstreckenverstärkung ändert sich mit dem Wickel radius r, wodurch sich eine Verstimmung des unter Zugrundelegung einer bestimmten Streckenverstärkung optimal abgestimmten Regelkreises und damit ein Abweichen vom angestrebten optimalen Verhalten ergeben würde. Deshalb ist im Eingangskreis des Zugreglers 11 ein Multiplikationsglied 20 vorgesehen, wodurch die Regelabweichung mit einer dem Wickelradius proportionalen Größe r multipliziert wird. In dem Regelkreis nach F i g. 2 heben sich die Wirkungen des in der Regelstrecke enthaltenden fiktiven Divisionsgliedes 19 und des erfindungsgemäß in den Eingangskreis eingefügten Multiplikators 20 in demThe controlled system gain, which can be defined as the ratio of z / U _a , changes with the winding radius r, which would result in a detuning of the control loop, which is optimally tuned based on a certain system gain, and thus a deviation from the desired optimal behavior. A multiplication element 20 is therefore provided in the input circuit of the tension regulator 11, as a result of which the control deviation is multiplied by a variable r proportional to the winding radius. In the control loop according to FIG. 2, the effects of the fictitious division element 19 contained in the controlled system and of the multiplier 20 inserted into the input circuit according to the invention stand out in the

Sinne auf, daß das Produkt ihrer Verstärkungsfaktoren stets einen konstanten Wert aufweist, infolgedessen der Einfluß des Wickelradius r auf den Verstärküngsgrad des Regelkreises vollständig eliminiert ist.Meaning that the product of their gain factors always has a constant value, as a result of which the influence of the winding radius r on the gain of the control loop is completely eliminated.

Die dem Wickelradius proportionale Spannung kann mit einer Dividiereinrichtung erhalten werden, der als Eingangsgrößen eine der Bandgeschwindigkeit Vf₁ vor der Haspel proportionale Spannung als Dividend und eine der Haspeldrehzahl n_H proportionalen Spannung als Divisor zugeführt sind, so daß an ihrem Ausgang die Größe r = ν_η1ηη erscheint. Die beiden Eingangsspannungen der Dividiereinrichtung 21 können dabei den in F i g. 1 dargestellten Gleichstromtachodynamos 5 und 6 entnommen werden.The voltage proportional to the winding radius can be obtained with a dividing device to which a voltage proportional to the tape speed Vf _{1 in} front of the reel is supplied as a dividend and a voltage proportional to the reel speed n _H as a divisor, so that at its output the variable r = ν _η 1ηη appears. The two input voltages of the dividing device 21 can be as shown in FIG. 1 shown DC tachometers 5 and 6 can be taken.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, daß eine Materialbahn mit nicht mehr vernachlässigbarer Elastizität aufgewickelt werden soll. Es unterscheiden sich daher die Bandgeschwindigkeit ν ff vor der Haspel 3 und die Bandgeschwindigkeit v_B hinter der Umlenkrolle 7 a, so daß deren Auslenkung dem Integral der Differenz zwischen den Bandgeschwindigkeiten Vf₁ und v_B entspricht. Für diesen Fall gilt das in F i g. 3 abgewandelte Signalflußdiagramm für die Regelstrecke 18, in der wiederum die Glieder 1 bis 7 der F i g. 1 enthalten sind. Die Eingangsgröße der Regelstrecke ist wiederum die vom Stromrichterstellglied 14 gelieferte Ankerspannung U_a; das Beschleunigungsmoment m_b ergibt sich als Differenz des in der Maschine erzeugten elektrischen Momentes m_el und des Lastmomentes m,. Zwischen dem Beschleunigungsmoment m_b und der Drehzahl η der Motorwelle besteht ein integraler Zusammenhang, welcher durch ein Integrierglied mit der Zeitkonstante T_m beschrieben werden kann. Die Zeitkonstante T_m ist von der auf die Motorwelle bezogenen Schwungmasse abhängig, welche ihrerseits von der 4. Potenz des Wickelradius abhängt, so daß geschrieben werden kann:F i g. 3 shows an embodiment of the invention for the case that a material web is to be wound up with elasticity that is no longer negligible. The belt speed v ff in front of the reel 3 and the belt speed v _B behind the deflection roller 7a therefore differ, so that their deflection corresponds to the integral of the difference between the belt speeds Vf ₁ and v _B. The same applies to this case in FIG. 3 modified signal flow diagram for the controlled system 18, in which again the elements 1 to 7 of FIG. 1 are included. The input variable of the controlled system is in turn the armature voltage U _a supplied by the converter actuator 14; the acceleration torque m _b results from the difference between the electrical _{torque m el} generated in the machine and the load torque m. There is an integral relationship between the acceleration torque m _b and the speed η of the motor shaft, which can be described by an integrator with the time constant T _m . The time constant T _m depends on the centrifugal mass related to the motor shaft, which in turn depends on the 4th power of the winding radius, so that it can be written:

T_n, = T₀ (1 + K' ü² · r⁴) , (1) T _n , = T ₀ (1 + K 'ü ² r ⁴ ), (1)

wobei T₀ die Zeitkonstante bei einem bestimmten, minimalen Radius, ü das Übersetzungsverhältnis des Getriebes und K eine Konstante ist. Das Getriebe 2 ist durch ein Multiplikationsglied symbolisiert, dem die Eingangsgrößen η und ü multiplikativ zugeführt sind. In entsprechender Weise ist durch Multiplikation mit dem Wickelradius r die Bandgeschwindigkeit Vfi vor der Haspel entstanden zu denken, welche in Vergleich gesetzt wird mit der hinter der Umlenkrolle 7 α auftretenden Bandgeschwindigkeit v_B. Das Integral der Differenz zwischen v_H und v_B führt über ein symbolisch angedeutetes Integrierglied 22 zu einer Dehnung des Bandes, welche gemäß dem Hookeschen Gesetz dem Bandzug ζ proportional ist.where T _{0 is} the time constant at a certain minimum radius, ü is the transmission ratio of the gearbox and K is a constant. The transmission 2 is symbolized by a multiplication element to which the input variables η and ü are fed in a multiplicative manner. In a corresponding way, by multiplying it by the winding radius r, the belt speed Vfi in front of the reel can be thought of, which is compared with the belt speed v _B occurring behind the deflecting roller 7 α . The integral of the difference between v _H and v _B leads, via a symbolically indicated integrator 22, to an elongation of the belt which, according to Hooke's law, is proportional to the belt tension ζ.

Zur Kompensation des durch die Wickelradiusänderung bedingten Einflusses auf die Regelstreckenverstärkung besteht bei diesem Anwendungsbeispiel das Rechenglied in einer im Eingangskreis des dem Zugregler 11 unterlagerten Reglers 16 angeordneten Dividiereinrichtung 25, der als Divisor über die Kontaktbrücke 26 eine dem Wickelradius r proportionale Größe zugeführt ist, welche ihrerseits wie bei der Anordnung nach F i g. 2 durch Division der Bandgeschwindigkeit Vfi vor der Haspel mit der Haspeldrehzahl tin gewonnen werden kann. Damit ist die Veränderung des Übertragungsverhältnisses des (fiktiven) Gliedes 23 kompensiert. Ist das Übersetzungsverhältnis ü nicht vernachlässigbar klein, so wird die Änderung des Wickelradius r auch einen nennenswerten Einfluß auf die mechanische Zeitkonstante T_m entsprechend der zuvor erwähnten Gleichung (1) haben. Um auch diesen Einfluß zu kompensieren, kann die Kontaktbrücke 26 entfernt und die dem Wickelradius proportionale Spannung r der Dividiereinrichtung 25 über einen mit 27 bezeichneten Funktionsgenerator zugeführt werden. In dessen Blocksymbol ist schemalö tisch die zur vollständigen Kompensation erforderliche Kennlinie, d. h. die Abhängigkeit des Ausgangssignals A von der Eingangsgröße r gezeigt, für die die Beziehung giltTo compensate for the influence on the controlled system gain caused by the change in the winding radius, in this application example the arithmetic element consists of a dividing device 25 arranged in the input circuit of the controller 16 subordinate to the tension controller 11, to which a variable proportional to the winding radius r is fed as a divisor via the contact bridge 26, which in turn is fed as with the arrangement according to FIG. 2 can be obtained by dividing the belt speed Vfi in front of the reel with the reel speed tin . The change in the transmission ratio of the (fictitious) element 23 is thus compensated for. If the transmission ratio ü is not negligibly small, then the change in the winding radius r will also have a significant influence on the mechanical time constant T _m according to the aforementioned equation (1). In order to compensate for this influence as well, the contact bridge 26 can be removed and the voltage r proportional to the winding radius can be fed to the dividing device 25 via a function generator labeled 27. In its block symbol, the characteristic curve required for complete compensation is shown schematically, ie the dependence of the output signal A on the input variable r , for which the relationship applies

A =A =

In analoger Weise wie bei der Anordnung nach F i g. 2 ist wiederum das Frequenzausgangsprodukt der Glieder, deren Übertragungsverhalten durch den sich ändernden Wickelradius beeinflußt wird, stetsIn a manner analogous to the arrangement according to FIG. 2 is again the frequency output product of the links, the transmission behavior of which is influenced by the changing winding radius, always

ao konstant.ao constant.

Der in F i g. 3 mit 27 nur schematisch dargestellte Funktionsgenerator läßt sich in einfacher Weise aus mehreren parallel angeordneten und jeweils in Reihe mit Widerständen liegenden, vorgespannten Dioden aufbauen, insbesondere dann, wenn nicht der ganze theoretisch mögliche Funktionsbereich, sondern nur der sich bis zu einem gewissen begrenzten Radius erstreckende Funktionsbereich realisiert werden muß, was ja in den meisten praktischen Fällen ausreichend sein wird, da schon aus technologischen Gründen der Wickelradius beschränkt ist.The in F i g. 3 with 27 only schematically shown function generator can be omitted in a simple manner several biased diodes arranged in parallel and each in series with resistors build up, especially if not the entire theoretically possible functional area, but only the functional area that extends up to a certain limited radius must be implemented, which will be sufficient in most practical cases, as the Winding radius is limited.

Kommt ein größerer Funktionsbereich in Betracht,If a larger functional area comes into consideration,

■ so kann der Funktionsgenerator 27 nach Art der Fig. 4 ausgestaltet werden. Eine dem Wickelradius proportionale Spannung r der eingezeichneten Polarität wird dem Eingang eines Addierverstärkers 28 und eines weiteren Verstärkers 29 zugeführt, der in erster Linie zur Umkehrung seiner Eingangsspannung dient. Mittels einer positiven Spannungsquelle +U und Einstellpotentiometer sind Dioden 30 bis 32 vorgespannt, so daß bei steigender negativer Ausgangsspannung des Verstärkers 29 diese nacheinander durchlässig werden und einen entsprechenden zusätzlichen Strom im Eingangskreis des Verstärkers 28 hervorrufen. The function generator 27 can thus be designed in the manner of FIG. 4. A voltage r proportional to the winding radius of the polarity shown is fed to the input of an adding amplifier 28 and a further amplifier 29, which primarily serves to reverse its input voltage. Diodes 30 to 32 are biased by means of a positive voltage source + U and an adjusting potentiometer, so that when the negative output voltage of amplifier 29 rises, they become permeable one after the other and produce a corresponding additional current in the input circuit of amplifier 28.

F i g. 5 zeigt die prinzipielle Gestalt der sich bei der Anordnung nach F i g. 4 ergebenden Polygonkennlinie. Die Lage der bei den Abszissenwerten r_v r₂ und r_s eingezeichneten Knickpunkte, d.h. der Einsatzpunkt der Stromführung der einzelnen Dioden ist durch die Schleifereinstellung der Potentiometer, die Steigung der einzelnen Polygonabschnitte durch das Verhältnis von Gegenkopplungswiderstand 33 des Verstärkers 28 und jeweils wirksamen Verstärkereingangswiderstand gegeben. Durch entsprechende Dimensionierung dieser Beschaltungswiderstände und insbesondere durch Verwendung einer genügenden Zahl von vorgespannten Dioden kann die Funktion nach der zuvor erwähnten Gleichung (2) über einen weiten Bereich in beliebiger Genauigkeit angenähert werden.F i g. 5 shows the basic shape of the arrangement according to FIG. 4 resulting polygon curve. The location of the kink points drawn in at the abscissa values r _v r ₂ and r _s , i.e. the point at which the current conducts the individual diodes, is given by the wiper setting of the potentiometers, the slope of the individual polygon sections by the ratio of negative feedback resistance 33 of amplifier 28 and the respective effective amplifier input resistance . By appropriately dimensioning these wiring resistances and in particular by using a sufficient number of biased diodes, the function according to the aforementioned equation (2) can be approximated over a wide range with any precision.

In F i g. 6 ist eine Möglichkeit zur gerätetechnischen Realisierung einer Dividiereinrichtung dargestellt, wie sie auch zur Gewinnung eines dem Radius r proportionalen Signals verwendet werden kann. Dem Eingangskreis eines Proportionalverstärkers 34 mit sehr hohem Verstärkungsgrad ist eine der Bandgeschwindigkeit V// vor der Haspel proportionale Spannung alsIn Fig. 6 shows a possibility for the technical implementation of a dividing device, as it can also be used to obtain a signal proportional to the radius r. The input circuit of a proportional amplifier 34 with a very high gain is a voltage proportional to the belt speed V // in front of the reel as

15 Ö3 7ö915 Ö3 7ö9

Dividend zugeführt. Der Divisor besteht in einer der Haspeldrehzahl n_H proportionalen Spannung, welche einen entsprechenden Steuerstrom durch ein Hallplättchen 35 eines Hallgenerators 36 zur Folge hat. Die Erregerwicklung des Hallgenerators 36 wird von der mit χ bezeichneten Ausgangsspannung des Proportionalverstärkers 34 beaufschlagt. Die sich ergebende Hallspannung stellt sich bekanntlich ein als das Produkt von Steuerstrom und Erregerstrom des Hallmultiplikators, so daß dem Eingangskreis des Proportionalverstärkers eine Größe von x-n_n in gegenkoppelndem Sinne zugeführt ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 34 verändert sich demzufolge so lange, bis die Differenz der ihm zugeführtenDividend supplied. The divisor consists of a voltage proportional to the reel speed n _H , which results in a corresponding control current through a Hall plate 35 of a Hall generator 36. The excitation winding of the Hall generator 36 is acted upon by the output voltage of the proportional amplifier 34 labeled χ. The resulting Hall voltage is known to be the product of the control current and the excitation current of the Hall multiplier, so that the input circuit of _{the proportional amplifier is supplied with a value of xn n} in a negative feedback sense. The output voltage of the amplifier 34 changes accordingly until the difference between the one supplied to it

Eingangsgrößen zu Null wird, d. h., bis die Beziehung gilt: v_n — χ ■ n_n = O. Damit ist die Ausgangsgröße χ gleich dem Quotienten V_nIn_n. An Stelle des Hallmultiplikators könnte prinzipiell auch eine andere Multipliziereinrichtung verwendet werden.Input variables become zero, that is, until the relationship applies: v _n - χ ■ n _n = O. The output variable χ is thus equal to the quotient V _n In _n . Instead of the Hall multiplier, another multiplier device could in principle also be used.

In analoger Weise kann auch die in F i g. 3 mit 25 bezeichnete Dividiereinrichtung ausgeführt sein. Weiterhin kann sich an dieser Stelle der Einsatz von aus der Analogrechentechnik bekannter, Ausdrücke derIn an analogous manner, the in FIG. 3 designated by 25 dividing device be executed. Farther At this point, the use of expressions known from analog computing technology can be used

Form -— bildender Multiplizierer als vorteilhaft erweisen, wodurch dann z. B. bei der Anordnung nach F i g. 2 eine Zusammenfassung der Glieder 20 und 21 möglich ist.Form - forming multipliers prove advantageous, which then z. B. in the arrangement according to F i g. 2 a summary of members 20 and 21 is possible.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. A device for regulating the tension of electrical reel drives with a tension regulator which controls the torque of the reel motor and which is connected to an actual value transmitter which directly detects the tape tension, characterized in that the tension regulator (11) has a multiplier (20) which is the product of the system deviation and a supplied variable (r) proportional to the winding radius as a manipulated variable for the reel drive.

2. Device for tension control of electrical reel drives with a tension regulator which controls the torque of the reel motor, which is connected to an actual value transmitter which directly detects the tape tension and to which a tape speed controller is subordinated. characterized in that the belt speed controller (16) has a dividing device (25) which forms the quotient of the control deviation at the input of the belt speed controller (16) and a variable (r) proportional to the winding radius fed to the divider input as a control variable for the reel drive.

3. Device according to claim 2, characterized in that the dividing device contains a proportional amplifier (34) with a high gain, to which the dividend is fed as an input voltage and which is fed back to the output voltage of a multiplier, for example a Hall multiplier (36), the input variables of which are fed out a voltage proportional to the divisor (n _H ) and the amplifier output voltage (x) (FIG. 6).

4. Device according to claim 2, characterized in that the winding radius is proportional Size of the dividing device is fed via a function generator (27).

5. Device according to claim 4, characterized in that the function generator has a Adding amplifier (28) contains, which the input variable both directly and via a Reversing amplifier (29) and several biased diodes (30,31,32) acted upon by this is supplied (Fig. 4).