DE1957623B2 - Einrichtung zur drehzahlregelung von achswicklerantrieben - Google Patents

Description

kers 14 sich von einem maximalen Wert an vermin- ohne daß es hierzu einer besonderen Einstellung des dert, wenn dessen in der Ausgangsspannung des In- Integrators 12 bedarf. Der Begrenzungsanschlag 13 tegrators 12 bestehende Eingangsspannung sich vom dient dabei zur Einhaltung des richtigen Regelsinnes. Wert Null ausgehend in positiver Richtung vergrößert. Fig. 2 dient zur Erläuterung der Wirkungsweise Die an der Klemme 15 auftretende Ausgangsspan- 5 des Begrenzungsgliedes 9, welches die Beeinflussung nung U_A des Umkehrverstärkers 14 wird ebenfalls des Integratorausgangssignals durch kurzzeitig aufder Mischstelle 11 zugeführt, deren Ausgangssignal tretende Störungen unterbinden soll. Im oberen Teil den Sollwert für einen Drehzahlregler 16 bildet, des- der Fig. 2 ist eine solche Störung, wie sie sich in sen Istwert η in der Spannung einer mit dem Achs- einem entsprechenden Verlauf der Pendelwalzenwicklerantrieb gekuppelten Tachodynamo 17 besteht. io potentiometerspannung U_P äußert, beispielsweise für Der Drehzahlregler 16 ist als PI-Regler ausgeführt; ein Zeitintervall Z₁ bis ?₃ dargestellt. Durch das Besein Ausgangssignal bildet den Sollwert /* für einen grenzungsglied 9 können die Amplituden dieser Störihm unterlagerten Stromregler 19, dessen Istwert / spannung auf einen solch kleinen Wert begrenzt wervon einem im Ankerkreis des Antriebsmotors 18 lie- den, daß der Mittelwert der am Ausgang des Gliegenden Stromwandlers 20 bereitgestellt wird. Die 15 des 9 auftretenden begrenzten Spannung U_B praktisch Ausgangsspannung des Stromreglers 19 beaufschlagt gleich Null ist und demzufolge das Ausgangssignal einen Gittersteuersatz 21, der eint; entsprechende des Integrators 12 nicht mehr nennenswert zu beein-Aussteuerung des Stromrichterstellgliedes 22 für den flüssen vermag, insbesondere dann, wenn er noch eine Ankerstrom des Motors 18 veranlaßt. relativ große Integrierzeit aufweist.

Die prinzipielle Funktionsweise der bisher be- 20 Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den schriebenen Schaltung ist folgende: Es sei zunächst /-Kanal des in Fig. 1 dargestellten ID-Reglers. Zwiangenommen, daß sich der Abgriff des Potentiome- sehen einer mit + LJ und — U bezeichneten Versorters 7 in einer solchen Lage befindet, daß die Ab- gungsspannung liegen in Reihe zwei Widerstände 23 griffspannung U₁, den Wert Null aufweist. Die Zu- und 24 sowie zwei Zenerdioden 25 und 26, welche liefergeschwindigkeit K₁ stimmt dann mit der Auf- 25 gleiche Durchbruchsspannungen aufweisen. Wird der Wickelgeschwindigkeit F₂ überein. Die Ausgangs- Verbindungspunkt der beiden Zenerdioden 25 und 26 spannung des Integrators 12 hat in diesem Zustand geerdet, so ergibt sich dann zwischen den mit — einen bestimmten positiven Wert, der über den Um- und — bezeichneten Punkten eine erdsymmetrische kehrverstärker 14 den für diesen Gleichgewichtszu- Spannung, an welche das Pendelwalzenpotentiostand erforderlichen Drehzahlwert bestimmt. Vergrö- 30 meter 7 und die Speiseleitungen eines Verstärkers 29 ßert sich nun der Wickeldurchmesser, so wird bei angeschlossen sind. Die Amplituden der an der gleichbleibender Motoristdrehzahl η die Wickeige- Klemme 8 auftretenden Spannung werden symmeschwindigkeit V₂ größer und die Pendelwalze 3 wird trisch zum Erd- oder Massepotential durch die sich nach oben bewegen. Die Ausgangsspannung des Schwellspannungen zweier das Begrenzungsglied 9 Integrators 12 vergrößert sich daher in positiver Rieh- 35 bildenden Dioden 27 und 28 begrenzt und dem Eintung, was eine Verkleinerung der Ausgangsspannung gang des Integrators 12 zugeführt. Dieser besteht aus U_A an der Klemme 15 zur Folge hat. Dies resultiert einem über einen Kondensator 30 kapazitiv gegengeschließlich in einer entsprechenden Verringerung des koppelten Verstärker 29. Seine Integrierzeit ergibt Drehzahlsollwertes, was sich so lange fortsetzt, bis sich als Produkt des Gegenkopplungskondensators 30 die Ausgangsspannung des Integrators 12 sich nicht 40 und des Eingangswiderstandes 31. Zur Begrenzung mehr verändert, d. h. bis die am Abgriff des Poten- der Ausgangsspannung U_i des Integrators 12 ist partiometers abgenommene Spannung Up zu Null ge- allel zum Kondensator 30 eine weitere Diode 32 geworden bzw. die Pendelwalze 3 wieder in ihre Aus- schaltet. Das Ausgangssignal des Integrators 12 kann gangslage zurückgekehrt ist. Der umgekehrte Ablauf daher negative Werte nur bis zur Höhe der sehr geergibt sich, falls die Zuliefergeschwindigkeit momen- 45 ringen Schwellwertspannung der Diode 32-—üblichertan größer wird als die Aufwickelgeschwindigkeit. weise im Bereich von 0,7 Volt — annehmen, so daß Durch die Wirkung des Vorhaltgliedes 10 wird einer der Ausgang des Integrators praktisch auf den Wert plötzlichen Lageänderung der Pendelwalze 3 entge- Null begrenzt ist. Die Ausgangsspannung U₁ des Integengewirkt und damit der Integrator 12 bei der Aus- grators 29 beaufschlagt über einen Widerstand 35 die regelung einer Lageregelabweichung unterstützt. Die 50 Basis eines Transistors 33 in Emitterschaltung, der aus den Elementen 9, 10, 12, 14 bestehende Anord- die Eingangsstufe des Umkehrverstärkers 14 bildet nung kann gewissermaßen als ein ID-Regler betrach- und dessen Kollektor mit der Basis eines als Emittertet werden, wobei im allgemeinen die Vorhaltzeilkon- folger arbeitenden, weiteren Transistor 34 verbunden stante des Gliedes 10 mindestens eine Größenord- ist, wobei dessen Kollektorspannung auf die Basis nung kleiner gewählt wird als die Integrierzeit des 55 des Eingangstransistors 33 mitgekoppelt ist. Es ist Integrators 12. weiterhin eine von der mitbezeichneten Spannung

Durch die Verwendung des Umkehrverstärkers 14 abgeleitete Voreinspeisung über den Widerstand 36 ist stets eine sofortige Betriebsbereitschaft der Regel- vorgesehen. Zur Justierung der maximalen Ausgangseinrichtung für den Beginn eines Aufwickelvorganges spannung U_A an die Verhältnisse des einzelnen Wicksichergestellt. Da die Drehzahl eines Achswicklers 60 lerantriebes dient ein Potentiometer 37. Ist eine dann am größten sein muß, wenn der Aufwickelvor- gleichzeitige Veränderung dieser Ausgangsspannung gang beginnt, andererseits bei den meisten technisch bei mehreren, parallel betriebenen Wicklerantrieben realisierbaren Integratoren bei fehlender Versor- erforderlich, so kann dies mit einem weiteren Potengungsspannung oder bei längerer Zeit fehlendem Ein- tiometer 38 erfolgen, das von einer Spannungsquclle gangssignal deren Ausgangsspannung auf den Wert 65 positiven Potentials gespeist wird und dessen Abgriff Null driftet, wird bei der Anordnung nach .Fig. 1 über Widerstände 39 jeweils mit den Eingängen der selbsttätig erreicht, daß zu Beginn eines Wickelvor- den einzelnen Wicklerantrieben zugeordneten Umganges der maximale Drehzahlsollwert vorhanden ist, kehrverstärkern verbunden sind.

F i g. 4 zeigt den prinzipiellen Verlauf der Ausngsspannung U_A in Abhängigkeit von der Ausngsspannung U₁ des Integrators 12 mit der Abiffsspannung U₀ des Potentiometers 38 als Paraster. Man erkennt, daß mit steigender Abgriffsspan-

nung U₂ eine Parallelverschiebung dieser Kennlinie erfolgt. Mit den Potentiometern 37 und 38 kann also der zu Beginn eines Aufwickelvorganges erforderliche maximale Sollwert beliebig freizügig festgelegt bzw. verändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 Es besteht die Aufgabe, periodische Zugänderun- Patentansprüche: gen in ihrer Auswirkung auf den Integratorausgang zu unterdrücken und dessen Ausgang als einen Mit-

1. Einrichtung zur Drehzahlregelung von Achs- telwert des Sollwertes darzustellen, um eine gewicklerantrieben mit einer zugabhängigen Gleich- 5 wünschte Korrektur der Wicklerdrehzahl entsprespannung, die einem Integrator (PI-Regelverstär- chend der langzeitigeren mittleren Abweichung, z. B. ker) zugeführt ist, dessen Ausgangsgröße als Soll- der Pendelwalze von ihrer Nullstellung zu erreichen wert einen Drehzahlregler beeinflußt, dadurch und unabhängig die Achswicklerdrehzahl den schnelgekennzeichnet, daß die zugabhängige len Zugänderungen anpassen zu können.
Gleichspannung einerseits über eiu Spannungsbe- io Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gegrenzungsglied (9) dem Integrator (12) und ande- löst, daß die zugabhängige Gleichspannung einerseits rerseits unbegrenzt einem Vorhaltglied (10) züge- über ein Spannungsbegrenzungsglied dem Integrator führt ist und daß die Ausgangsgrößen von Inte- und andererseits unbegrenzt einem Vorhaltglied zugrator und Vorhaltglied als Sollwerte den Dreh- geführt ist und daß die Ausgangsgrößen von Integrazahlregler (16) beeinflussen. 15 tor und Vorhaltglied als Sollwerte den Drehzahlreg-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ler beeinflussen.

kennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Inte- Mit einem derartigen ID-GIied ergibt sich eine grators (12) über einen sie einseitig auf Null be- überaus stabile Regelung; infolge der Eingangsbegrenzenden Anschlag (13) dem Eingang eines grenzung des Integrators können kurzzeitige Homo-Umkehrverstärkers (14) zugeführt ist, dessen Aus- 20 genitäfsschwankungeii des aufzuwickelnden Materials gang den einen Sollwert für den Drehzahlregler oder andere kurzzeitig wirkende Störgrößen den Mit-(16) liefert. telwert des Drehzahlsollwertes nicht beeinflussen,

während andererseits sichergestellt ist, daß diesen

über das Vorhaltglied sofort begegnet werden kann.

25 Weiterbildungen der Erfindung, welche im folgenden an Hand der Figuren näher veranschaulicht werden soll, sind im Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dreh- Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zahlregelung von Achswicklerantrieben mit einer zug- zeigt einen Achswicklerantrieb, wie er bei der Textilabhängigen Gleichspannung, die einem Integrator 30 faserherstellung zur Aufwicklung des anfallenden (PI-Regelverstärker) zugeführt ist, dessen Ausgangs- Rohfadens verwendet werden kann. Der Faden 1 größe als Sollwert einen Drehzahlregler beeinflußt. läuft über zwei Galetten mit der Geschwindigkeit V₁, Solche Achswicklerantriebe werden beispielsweise umschlingt in einer Schleife eine Pendelwalze 3 und zum Aufwickeln von Textilfaden benötigt. Die Dreh- wird dann mit der Umfangsgeschwindigkeit V₂ auf zahl bzw. das Antriebsmoment des Achswickleran- 35 die Wickelwalze 4 aufgewickelt. Hinter einer Umtriebes soll dabei so geregelt werden, daß das Wickel- lenkrolle 5 ist eine nicht näher dargestellte Fadengut stets mit konstantem Zug aufgewickelt wird. führung vorgesehen, welche durch eine periodische Zur Regelung des Gleichlaufes ist es zwar bei einer Hin- und Herführung des Fadens in einer parallel Mercerisiermaschine bekannt, die durch Laugenbäder zur Rollenachse verlaufenden Richtung für eine wenzu fahrende Warenbahn zwischen zwei Klemmstellen 40 delförmige Aufwicklung des Fadens mit vorgebbaren mit dem Gewicht einer Pendelwalze zu belasten und Kreuzungs- bzw. Changierungsverhältnis sorgt. Die deren Auslenkung die Drehzahl der den Warenfluß Drehzahl des Wicklerantriebs soll nun so geregelt bewirkenden Antriebsmotoren so beeinflussen zu las- werden, daß Zuliefergeschwindigkeit V₁ und Aufwiksen, daß sich ein kontinuierlicher Fluß der Waren- kelgeschwindigkeit V₂ übereinstimmen, so daß die bahn und damit auch ein konstanter Zug ergibt. Bei 45 Pendelwalze 3 in Ruhe bleibt. Die Aufwickelspander Anwendung einer solchen Drehzahlregelung für nung ist dann konstant und wird von dem Gewicht Achswicklerantriebe sind jedoch eine Reihe zusatz- der Pendelwalze 3 bzw. von weiteren an ihr befestiglicher Gesichtspunkte zu berücksichtigen, nämlich ten Gewichten G bestimmt.

ein relativ großer und infolge regelloser Material- Jede Lageveränderung der Pendelwalze 3 verstellt

Inhomogenitäten an jeder beliebigen Stelle abschnitts- 50 den Abgriff 6 eines Potentiometers 7, welches an eine

weise schnell überstreichbarer Verstellbereich für den mit + und — bezeichnete Gleichspannung ange-

Drehzahlsollwert des Achswicklerantriebes, sowie die schlossen ist. Die Abgriffspannung U_n des Potentio-

wegen des wachsenden Wickeldurchmessers sich in meters 7 ist mit der Eingangsklemme 8 eines Begren-

weiten Grenzen ändernde Schwungmasse des Antrie- zungsgliedes 9 und mit dem Eingang eines Vorhalt-

bes, weshalb hier das Problem der dynamischen Sta- 55 gliedes 10 verbunden, dessen Ausgangsspannung

bilität sehr im Vordergrund steht. einer Mischstelle, vorzugsweise in Form eines Addier-

Bekannt ist beispielsweise aus der Literaturstelle Verstärkers, zugeführt ist. Die Ausgangsspannung U₀

»Die elektrische Ausrüstung«, Nr. 3, vom 16. 6. des Begrenzungsgliedes 9 beaufschlagt einen Integra-

1965, S. 92 und 93, ein Achswicklerantrieb der ein- tor 12, dessen Ausgangsspannung mittels eines An-

gangs genannten Art. Bei dieser Einrichtung werden 60 schlags 13 — beispielsweise in Form einer Dioden-

auch die bei solchen Achswicklerantrieben häufig begrenzung — einseitig auf den Wert Null begrenzt

auftretenden periodisch kurzzeitigen Zugänderungen und einem Umkehrverstärker 14 zugeführt ist. Der

den Sollwert und damit den Drehzahlregler in uner- Umkehrverstärker 14 weist dabei die in seinem Block-

wünschter Weise beeinflussen, so daß der Regelvor- symbol dargestellte Charakteristik auf und antwortet

gang unruhig abläuft. Wobei an Stelle des Druck- 65 auf ein positives Eingangssignal e mit einem verstärk-

gebers eine Pendelwalze verwendet werden kann, wie ten, negativen Ausgangssignal α, und umgekehrt. Er

sie beispielsweise aus der Zeitschrift »Industrial Elec- erhält eine konstante, negative Voreinspeisung — e_v

tronics«, September 1968, S. 350 bis 353, bekannt ist. so daß die Ausgangsspannung des Umkehrverstär-