DE1919687A1 - Regelung zum Aufwickeln von strangfoermigem Gut hinter Strangpressen oder dergleichen strangfoermiges Gut behandelnder Anlagen - Google Patents
Regelung zum Aufwickeln von strangfoermigem Gut hinter Strangpressen oder dergleichen strangfoermiges Gut behandelnder AnlagenInfo
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Description
- 2231 -
Regelung zum Aufwickeln von strangförmigem Gut hinter Strangpressen od. dgl. strangförmiges Gut behandelnder
Anlagen
Die Erfindung betrifft das Aufwickeln von kontinuierlich aus
einer Behandlungsanlage austretendem Gut auf Haspel hinter Strangpressen oder Strangbehandlungsanlagen. Das strangförmige
Gut wird dabei zu Ringen aufgewickelt.
Besondere Aufmerksamkeit musste dabei der Angleichung der Umfangsgeschwindigkeit
der Wickeltrommel an den jeweiligen Wickeldurchmesser unter Bezugnahme auf die Austrittsgeschwindigkeit
des strangförmigen Gutes aus der Presse oder der Strangbehandlungsanlage zukommen.
Es war dabei bereits eine Sollwert-Istwertregelung des Haspelantriebes
vorgesehen, die jedoch nur näherungsweise die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit auf den jeweiligen Wickeldurchmesser
ermöglichte und dabei Zerrungen im Wickelgut nicht vermeiden konnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Regelung des Hapelantriebes
derart vorzunehmen, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Haspels abhängig von dem jeweiligen Wickeldurohmesser diesem jederzeit
angepasst wird, um ein lagengerechtes Aufwickeln des Wiokelgutes
zerrungsfrei zu ermöglichen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, als Istwertgeber
einen Tachogenerator und im Sollwertgeberkreis eine Kurvenscheibe auf der Antriebswelle, der Wiekeltrommel anzuordnen
und ein Im Steuerkreis der Wiokeltrommeldrehzahl angeordnete*
Potentiometer jedem Drehwinkel der Kurvenscheibe proportional verstellbar auszubilden.
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Als weitere Merkmale der Erfindung ist zwischen der Antriebswelle der Wi ekel trommel und der Kurvenscheibe ein stufenlos!verstellbares
Getriebe eingeschaltet, um das Verhältnis der Djteh- ,
geschwindigkeit der Trommel zur Drehgeschwindigkeit der Kurvenscheibe dem jeweiligen Wickelgutquerschnitt anpassen zu können.
Der Schleifer des Potentiometers liegt feder- oder gewichtsbelastet am Umfang der Kurvenscheibe an. Die Kurvenscheibe bildet
auf jeder Hälfte ihres Umfanges das Verhältnis der für jeden Wickelradius notwendigen Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel
zur Pressgutgeschwindigkeit für jeweils eine Wickellage ab. Zur Veränderung der Wickelbreite ist die an dem Potentiometer
anliegende Spannung veränderbar gemacht.
Das Potentiometer Rp ist als Längspotentiometer ausgebildet. Zur
Begrenzung des Ringinnendurchmessers ist ein Festwiderstand Rp
mit dem Potentiometer in Reihe angeordnet. Parallel zum Längspotentiometer ist ein- und ausgangsseitig je ein weiteres Regelpotentiometer
zur Veränderung der Wickelbreite angeordnet.
Der Vorteil, der sich durch eine derartige Regelung ergibt, ist, dass es damit möglich wird, die Umfangsgeschwindigkeit der
Wickeltrommel jeweils so anzupassen, dass abhängig von dem augenblicklichen Wickeldurchmesser in jeder Wickellage des Ringes
die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel den jeweiligen Erfordernissen angepasst wird.
Ausgehend von der Tatsache, dass das verdrängte Blockvolumen V-^
das Produkt aus der Presstempelfläche F, und dem Presstempelweg s-, und das Pressgutvolumen V2 das Produkt aus dem Pressgutquerschnitt
F2 und der durch die Blockverdrängung entstehenden
Pressgutlänge Sg ist (vergl. dazu die Fig. 1 und 2), ergibt sich:
Vl * Fl x 3I V2 - F2 χ S2
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Daraus folgt Tür die Pressgutgeschwindigkeit v-, und die Pressstempelgesehwindigkeit
Vp :
χ V1 = F2 χ
Aus der Beziehung F =
folgtϊ
χ V1 = D2 2 χ
D-, _ Presstempeldurcnmesser
Dp _ Pressgutdurehmesser
^ ~ {für Draht)
Q = Umformverhältnis
(1) V2 = Q χ V1
Aus der Beziehung der Geschwindigkeit des in den Haspel einlaufenden
Pressgutes, dem Wickelradius und der Drehzahl des Haspels ergibt sich:
= Urx r
(2)
1 xn
χ r
= Winkelgeschwindigkeit des
Haspels
η = Drehzahl des Haspels
r = Wickelradius
Aus Gleichung (l) und Gleichung (2) folgt:
Il xnxr = Q χ V
Da während eines Pressvorganges sich das Umformungsverhältnis
wegen der gleichbleibenden Matrizenöffnung nicht ändert und γ einen reinen Zahlenwert darstellt, ist:
W
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η χ r = K χ νχ K = Konstante
Daraus ist zu folgern, dass bei einer bestimmten Presstempelgeschwindigkeit
und konstantem Wickelradius mit konstanter
Haspeldrehzahl gewickelt wird.
Haspeldrehzahl gewickelt wird.
Beim lagenweisen Aufwickeln des Pressgutes weist die Lage
eines ordnungsgemäss aufgewickelten Drahtes die Form einer
archimedischen Spirale auf, die in Polarkoordinaten durch die Beziehung:
eines ordnungsgemäss aufgewickelten Drahtes die Form einer
archimedischen Spirale auf, die in Polarkoordinaten durch die Beziehung:
(4a) r-axf
bestimmt ist, worin a der Proportionalitätsfaktor der Spirale und T der Drehwinkel des Haspels ist. Der Proportionalitätsfaktor a gibt an, um welches Mass sich der Spiralenradius pro
Umdrehung des Radius ändert»
Bei einer Umdrehung ändert sich der Wickelradius um die Draht'
stärke d, sofern Drahtwindung neben Drahtwindung liegt.
r - 2ΤΓ x J ~" 2F
Aus Gleichung (4b) lassen sich für eine vollgewickelte Lage, die durch den inneren Wickelradius r^ und den äusseren Wickelradius
ro begrenzt ist, die zugehörigen Drehwinkels und ^f0 er-*
O Ό J. <J CL.
Die Differenz der beiden Drehwinkel gibt den Drehwinkel yJ an,
der für die vollständige Füllung einer Drahtlage erforderlich
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φ. si , fr. - Γι, £=
Aus Gleichung (5) ergibt sich die Anzahl der Trommelumdrehungen, die für eine Drahtlage erforderlich ist:
r - r.
(6a) m = -s
(6a) m = -s
ra = Anzahl der Trommelum-
drehung für eine Drahtlage
Die Gleichung (6a) zeigt, dass bei festliegendem inneren und äusseren Wickelradius die Anzahl der Trommeldrehungen, die zur
Füllung einer Lage erforderlich ist, lediglich vom Durchmesser d des aufzuwickelnden Drahtes abhängt. Da der innere und der äussere
Wickelradius von der Konstruktion her gegeben sind, sich also nicht verändern, kann r„ - r. = c gesetzt werden.
Damit ist
(6b) m- § .
Will man eine PUhrungsgrösse verwenden, welche die Veränderung
des Wickelradius während einer Wickelperiode abbildet, so ist zu berücksichtigen, dass eine Wickelperiode sich über jeweils
zwei Drahtlagen erstreckt. Die erste Wickellage verändert den Wickelradius von innen nach aassen und die folgende Wickellage
verändert den Wickelradius von aussen nach innen. Zur Abbildung
dieses Wiokelvorganges wird die Verwendung einer Kurvenscheibe vorgeschlagen, die während einer Wickelperlode eine volle Umdrehung
ausführt. Auf jeder Kurveneoheibenhälfte wird dann die
Pührungsgrösee bei eich vergrößerndem bzw. sloh verringerndem
Windungsdurohmesser für die Haspeldrehzahl abgebildet.
Vm die Wiokelperiode der erforderlichen Haspeldrehzahl bei verschiedenem
Drahtdurohmeseer anpassen zu können, wird ein stufen-
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los regelbares Getriebe zwischen Wiekeltrommel und Kurvenscheibe
eingeschaltet.
Die Konstruktion der Kurvenscheibe ist anhand der archimedischen
Spirale in bekannter Weise möglich.
Diese Kurvenscheibe wird als Führungsglied zum Verstellen eines Längspotentiometers verwendet. Dieses Potentiometer, das über
die Kurvenscheibe in jedem Augenblick den jeweiligen Wickelradius abbildet, wird als Sollwertbeeinflussung in den elektrischen
Regelkreis eingefügt, so dass sich nach Gleichung (3) zu der jeweiligen Drahteinlaufgeschwindigkeit und dem jeweiligen Wickelradius
die zugehörige Trommeldrehzahl einstellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Zeichnung dar.
Es zeigen:
Fig. 1 und 2 stellen das Prinzip der Erfindung dar,
FIg. 3 die maschinenbaüliche Zusammenschaltung der Regelorgane,
Fig. 4 eine Prinzipschaltung der Regelung,
Fig. 5 eine Prinzipschaltung des Potentiometerkreises bei Begrenzung
des Ringinnendurchmessers und
Fig. 6 eine Prinzipschaltung des Potentiometerkreises bei Begrenzung der Wickelbreite der Ringe.
In den Fig. 1 und 2 ist mit A eine Strangpresse bezeichnet, aus welcher mittels eines Presstempels C das Pressgut E als Strang B
austritt und in Windungen W lagenweise auf eine Wickeltrommel 9 aufgewickelt wird. Das Pressgut E mit dem Durchmesser D-, wird mit
der Geschwindigkeit v-, des Presstempels C zum Strang B mit dem
Durohmesser Dp und der Austrittsgeschwindigkeit Vg ausgepresst.
Anstelle einer Strangpresse A kann auch eine Kabelumraantelungspresse
oder eine andere Strangerzeugungs- oder Behandlungsanlage vorgesehen sein, aus welcher der Strang B kontinuierlich
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ausläuft.
In der Fig. 3 ist mit 1 ein Antriebsmotor bezeichnet, der über
eine Welle 2 und eine Kupplung 3 mit einer in einem Block 4 angeordneten ö!hydraulischen Pumpe 4a verbunden ist» Die Pumpe
4a betätigt einen ölhydraulischen Motor 4b, dessen Welle 6 über eine Kupplung 7 mit einem Schneckengetriebe 8 gekuppelt ist.
Das Schneckengetriebe 8 bildet den Antrieb der eigentlichen Wickeltrommel 9 zum Aufhaspeln der aus einer nicht weiter dargestellten
Presse oder einer anderen, einen kontinuierlich austretenden Strang B erzeugenden oder behandelnden Einrichtung
austretenden Gutlänge. Auf der Verlängerung der Schneckenwelle 8a ist ein Tachodynamo Io angeordnet, der über eine Welle 11 mit
einem stufenlos verstellbaren Getriebe 12 und einer darauf drehfest aufsitzenden Kurvenscheibe 13 verbunden ist. An dem Umfang
der Kurvenscheibe IJ liegt ein in einer Hülse 14a geführter Fühler
14 mit einem Schleifer 15a an einem Potentiometer 15 an,
der unter Bederdruck oder unter Belastung mittels Gewicht 17 auf der Kurvenscheibe 13 aufliegt. Das Potentiometer 15 1st als
Längspotentiometer ausgebildet.
Wie in Fig. 4 dargestellt, betätigt der Antriebsmotor 1 eine regelbare ölpumpe 4a, die ihrerseits einen Ölmotor 4b antreibt,
der über die Welle 8a und ein Schneckengetriebe 8 der Haspeltrommel 9 eine Drehbewegung erteilt. Auf der Verlängerung der
Welle 8a sitzt ein Tachogenerator Io auf, der entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel 9 eine Spannung erzeugt,
welche den Drehzahl-Istwert n± t abbildet und über eine
Zuleitung 21 einem Hegler l8 zugeführt wird. In Verlängerung der Welle 8a wird über die Welle 11 und das stufenlos rerstellbare
Getriebe 12 die Kurvenscheibe 13 angetrieben. Auf den beiden
Hälften des Umfanges der Kurvenscheibe 13 ist die Beziehung
zwischen der Haspeldrehzahl η und dem Wickelradius r je Wickellage
der Haspeltrommel 9 nach einer arithmetischen Spirale abgebildet. Längs des Umfanges der Wickeltrommel 9 wird der Schlel-
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fer 15a des Längspotentiometers I5 in Spannungsteilerschaltung
bewegt und verändert dabei im Rhythmus der Bewegung der Kurvenscheibe Ij3 die den Drehzahlsollwert η ^1 abbildende
Spannung.
Der Schleifer 15a ist mit einem am Umfang der Kurvenscheibe
aufliegenden Fühler 14 verbunden, der mit einem Gewicht 17 belastet an der Kurvenscheibe I3 anliegt. Der Fühler 14 wird in
einer Hülse 14a geführt. Zwischen den Leitungen 25, 25a liegt das Potential ug , das der Presstempelgeschwindigkeit V1 entspricht
und über einen Tachogenerator oder einen anderen Geber, beispielsweise einen Strichgitterimpulsgeber, von der Presse A
an einen elektrischen Wandler 26 zum Abbilden des Umformverhältnisses zwischen Pressgut E und Stran B gegeben wird. Das aus
dem Wandler 26 auslaufende Signal bzw. die gebildete Spannung für die Pressgutgeschwindigkeit V2 wird über eine Leitung 27
dem Längspotentiometer (Rp) 15 zugeführt und im Rhythmus der
durch die Kurvenscheibe 13 dem Schleifer 15a erteilten Verschiebebewegung
an dem Längsptentiometer 15 verändert und dem Regler l8 über eine Zuleitung 22 ebenfalls zugeführt.
Der Regler l8 bildet die Differenzspannung aus η ,, und n. .
und gibt diese einem hydraulischen Stellglied 19 über eine Zuleitung
23 vor. Das hydraulische Stellglied 19 regelt Über eine
Zuleitung 24 die ölpumpe 4a und beeinflusst so die Drehzahl des
Ölmotors 4b und damit der Wickeltrommel p.
Es wird somit die Geschwindigkeit V1 des Presstempels elektrisch
gemessen, wobei eine geschwindigkeitsproportinale Spannung u, erzeugt wird. In Analogie zur Gleichung (l) wird die Spannung
U1 in dem Wandler 26 mit dem Umformungsverhältnis Q, vervielfacht,
wodurch sich die Spannung ug ergibt. Diese bildet ihrerseits
ein proportionales Mass der Pressgutgesohwindigkeit v«
- c ab.
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Aus UgV η χ r η = Haspeldrehzahl
r = Wickelradius
ergibt sich, dass bei einer bestimmten Pressgutgeschwindigkeit, welche durch die Spannung U2 abgebildet wird, und bei
lagenweiser Wickelung des Pressgutes, d.h. bei sich stetig änderndem Wiokelradius, die Haspeldrehzahl η sich umgekehrt proportional
zum Wickelradius r einstellt.
Somit wird ein Steuerglied erforderlieh, das die Spannung U2
in Abhängigkeit vom jeweiligen Wickelradius r in eine Spannung u umsetzt, die dann ihrerseits die Pührungsgrösse eines Drehzahlregelkreises
für die Haspeltrommel 9 ist.
Eine derartige Umsetzung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein elektrischer Spannungsteiler vorgesehen wird, der auf
der einen Seite an der Spannung u„ anliegt und dessen andere
Seite mit dem Bezugspotential der Spannung U2 verbunden wird.
Die Lage des Abgriffes am Spannungsteiler wird durch den Wikkelradius r bestimmt. Die Spannung zwischen diesem Abgriff und
dem Bezugspotential ist ein Mass für die Drehzahl η der Haspeitrommel
9, die bei gegebener Pressgutgeschwindigkeit V2 ein
Aufwickeln auf dem gewünschten Wickelradius gewährleistet.
Da die Konstruktion der Haspeltrommel 9 den Wickelradius r^>
ra aueschliesst, kann vorstehend beschriebener Spannungsteiler so auegebildet werden, dass die am Bezugspotential liegende Seite
als Feetwiderstand Rp ausgeführt wird, und die eigentliche
Spannungsteilerfunktion von einem mit diesem Festwiderstand R«
in Reihe liegenden Potentiometer Rp übernommen wird.
Wird der Sohleifer 15a dieses Potentiometers 15 von der früher
beschriebenen Kurvenscheibe 12 betätigt, so verändert sioh die
Spannung u an Sohleifer 15a in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Wiokslradius, so dass sich die radiuaabhängige Drehzahl der
009845/1555
1319687
- Io -
Haspeltrommel 9 einstellt.
Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, kann das Potentiometer parallel
zur Spannungsteilerschaltungen mit den Regelwiderständen Rl oder R-^ und Rg gelegt werden, wodurch die an dem Potentiometer' ~.
15 anliegende Spannung und damit der Wickelbereich je !Lage auf
der Haspeltrommel 9 nach einer oder nach beiden Seiten veränderbar ist. Dadurch ist es möglich, die Werte für r. und r so zu
χ a .
verändern, dass verschiedene Wickelbreiten je Lage erzielt werden.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf das Aufwickeln von Pressgut auf eine Haspeltrommel beschränkt. Diese kann vielmehr
überall da angewendet werden, wo Wickelgut behandelt wird und anschliessend in Lagen aufgewickelt wird, wie beispielswäL-se
bei der Kabelherstellung, Kabelummantelung, Drahtummantelung usw.
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Claims (8)
1. Regelung zum Aufwickeln von strangförmigem Gut hinter Strangpressen
od. dgl. strangförmiges Gut behandelnder Anlagen mittels einer von einem Motor angetriebenen, umlaufenden
Wiekeltrommel, deren Umfangsgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Lagendurchmesser durch Vergleich des Drehzahl-Istwertes n* t und den Drehzahlsollwert ηsoln über ein
Stellglied nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Istwertgeber ein Tachogenerator (Io) und im Sollwertgeberkreis
eine Kurvenscheibe (13) auf der Antriebswelle der Wickeltrommel angeordnet sind, und ein im Steuerkreis der Wickeltrommeldrehzahl
angeordnetes Potentiometer (I5) jedem Drehwinkel der Kurvenscheibe (I3) proportional verstellbar ist.
2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen
Istwertgeber (lo) und Kurvenscheibe (I3) ein stufenlos
verstellbares Getriebe (12) eingeschaltet ist.
3· Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schleifer (15a) des Potentiometers (15) feder- oder gewichtsbelastet am Umfang der Kurvenscheibe (I3) anliegt.
4. Regelung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass jede Hälfte des Kurvenscheibenumfanges das
Verhältnis der für jeden Wickelradius erforderlichen Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel zur Pressgutgeschwindigkeit
für jeweils eine Wickellage abbildet.
5. Regelung nach Anspruch 1 zur Veränderung der Ringbreite, dadurch
gekennzeichnet, dass die an dem Potentiometer (15) anliegende Spannung veränderbar ist,
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6. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das.
Potentiometer (15) als Längspotentioraeter ausgebildet ist.
7. Regelung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Ringinnendurehmessers ein Festwiderstand (Rp)
mit dem Potentiometer (15) in Reihe angeordnet ist.
8. Regelung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
parallel zum Längspotentiometer (15) ein- und ausgangsseitig je ein Regelpotentiometer (R1) (R2\ angeordnet ist.
009845/1555
Leerseite
Priority Applications (5)
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Also Published As
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