DE19606978A1 - Vorrichtung zum Regeln der Drehzahlen bei Wickeleinrichtungen von Bändern, Fäden, Drähten oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Regeln der Zugkräfte, insbesondere bei Einrichtungen zum Auf- bzw. Abwickeln von Bändern, Fäden, Drähten od. dgl., mit einer Hysteresescheibe und einem der Hysteresescheibe zu­ geordneten Ringmagneten auf der zu regelnden Welle.

Es gibt eine Fülle von Einsatzfällen, bei denen Bänder, Fäden oder Drähte von Spulen zum weiteren Gebrauch abge­ wickelt werden. So beispielsweise bei Maschinen, die die Karkassen von Autoreifen erzeugen. Hier ist man bemüht, die beim Abziehen aufgebrachten Kräfte, d. h. die Zugkräf­ te, möglichst während des gesamten Spulenabwicklungsvor­ ganges gleich zu halten. Da diese Zugkräfte sich dann, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen sind, in Ab­ hängigkeit von dem kleiner werdenden Wickelradius auf der sich entleerenden Spule ändern, kann dies bei den Wirk-, Flecht- oder in anderer Weise die abzuwickelnden Objekte verarbeitenden Maschinen zu Störungen führen. Aus diesem Grunde ist man bemüht, über Bremsen bzw. Kupplungseinrich­ tungen für eine Vergleichmäßigung des Drahtabzuges zu sor­ gen.

Eine der bekannten Möglichkeiten besteht darin, ein Brems­ rad mit einer Hysterese-Kupplungseinrichtung zu versehen und dabei die elektrischen Erregungen in einer Magnetspule der Hysterese-Kupplungseinrichtung einzusetzen, wobei über einen gekoppelten Dehnungsmeßstreifen und dessen mechani­ sche Veränderung durch die unterschiedlichen Drahtspannun­ gen der Meßstrom zur Erregung der Magnetspule eingesetzt wird (DE-40 19 140-A1).

Je nach Art des Einsatzfeldes kann es auch bei dieser be­ kannten Lösung zu Störungen kommen. Auch ist der Einsatz von elektrisch erregbaren Magnetspulen nicht immer wün­ schenswert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der unter Beibehaltung der raschen Ansprechbarkeit der Re­ gelung der bekannten Lösung auf elektrisch beeinflußbare Magnetspulen verzichtet werden kann, wobei eine robuste, kompakte Bauweise ermöglicht wird mit geringer Störanfäl­ ligkeit.

Bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen Hysteresescheibe und Ringmagneten über ein Stellelement veränderbar ist.

Mit der Erfindung ist es möglich, bekannte Hysteresebrem­ sen einzusetzen, die mit Dauermagneten arbeiten. Zur Rege­ lung wird lediglich der Abstand zwischen Hysteresescheibe und Magneten je nach Notwendigkeit verändert.

Grundsätzlich gibt es eine Reihe von Stellelementen, mit denen dieser Abstand veränderbar ist. Zweckmäßig geschieht dies über einen Stellmotor, einen Linearmotor, ein Stell­ getriebe, eine Hydraulik od. dgl., wobei eine Verstellung über einen Stellmotor oder einen Linearmotor unter Beein­ flussung eines Stellgewindes eine äußerst störunanfällige und robuste Bauweise möglich macht.

Zweckmäßig ist eine Meßeinrichtung zur Messung der aktuel­ len Zugkraft vorgesehen, deren Meßgröße zur Ein- und Ver­ stellung des Luftspaltes zwischen Hysteresescheibe und Ringmagneten herangezogen wird.

In Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Steue­ rung zur Einstellung des Luftspaltes mit einer Regelelek­ tronik zur Verarbeitung der Werte der aktuellen Zugkraft (F_ist) in Verbindung mit einer gewünschten Zugkraft (F_soll) versehen ist.

Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn, wie dies die Erfin­ dung ebenfalls vorsieht, die Regelelektronik aus den ver­ wendeten permanentmagnetischen Bauteilen gewonnene Meß­ größen verarbeitet, wie z. B. die aktuelle magnetische Flußdichte oder die aktuelle Drehzahl. Damit werden die permanentmagnetischen Bauteile nicht nur zur Erzeugung der Bremskraft, sondern auch zur Messung der wichtigsten Re­ gelgrößen eingesetzt. Hier werden daher keine zusätzlichen Bauteile benötigt, wie etwa Drehzahlgeber od. dgl.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist dabei die folgende:

Bei vielen Wickelprozessen ist es erforderlich, die Zug­ kraft F über die gesamte Änderung des Wickelradius kon­ stant zu halten, d. h. das Bremsmoment M_D muß proportional zum kleiner werdenden Wickelradius r geändert werden.

Bei der Hysteresebremse kann diese kontinuierliche Ände­ rung durch Verstellen des Luftspaltes während des Ab­ wickelns erfolgen. Um dies zu erreichen, ist eine elektroni­ sche Regelung erforderlich. Bleibt die Abzugsgeschwindig­ keit v₀ während des Abwickelns konstant, so reicht die Messung der Drehzahl n und der Flußdichte B durch einen einzigen Sensor im Luftspalt aus.

Aus dem direkten Zusammenhang dieser Meßgrößen und den gegebenen Proportionalitäten läßt sich so die Zugkraft F_mess ermitteln, die mit dem vorgegebenen Sollwert F_soll ver­ glichen wird. Die Abweichung Δ wird auf einen Regler gege­ ben, dessen Stellgröße einen Motor mit Getriebe ansteuert, der die Magnetaufnahme wie bei der einstellbaren Version dreht und so den Luftspalt ändert.

Bei Schwankungen der Abzugsgeschwindigkeit v₀ während des Abwickelns ist die zusätzliche Messung der Zugkraft erfor­ derlich. Dies kann z. B. über einen Hebel oder Tänzer er­ folgen, dessen Meßsignale dann in der Elektronik weiter­ verarbeitet werden.

Die Regelelektronik, die auf einer Einschubkarte einge­ steckt wird, ist zusammen mit dem Motor und dem Getriebe im Gehäuse angeordnet. Für die Versorgung ist eine Span­ nung von 16 V/220 mA erforderlich. Aus der Elektronik sind verschiedene Signale abgreifbar, die genutzt werden kön­ nen, um auf einem Steuer- oder Bedienpult angezeigt zu werden. Dazu gehören selbstverständlich die Zugkraft F und die Drehzahl n.

Ebenso können Signale zur Fehlererkennung, wie z. B. Band- oder Drahtriß, zu hohe oder zu niedrige Zugkräfte, leicht verarbeitet und angezeigt werden. Eine globale Fehlerquit­ tierung und Zugkrafteinstellung für mehrere Bremsen gleichzeitig ist möglich. Es kann eine Einfädelstellung festgelegt werden, so daß der Luftspalt so groß wie mög­ lich gemacht wird, um beim Bestücken ein kleines Brems­ moment zu erhalten. Zu Beginn des Abwickelns erfolgt ein selbständiges Nachregeln der Zugkraft in wenigen Sekunden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in vereinfachter Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenan­ sicht, teilweise geschnitten.

Die in der Figur dargestellte, allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung weist dort eine Welle 2 auf, die beispielswei­ se mit einer Drahtspule bestückt wird, die beim Verarbei­ tungsprozeß leergezogen werden soll. Der auf der nicht nä­ her dargestellten Drahtspule befindliche Draht wird über eine Rolle 5 in eine auch hier nicht näher dargestellte Verarbeitungsmaschine gezogen.

Die Spulenwelle 2 ist an ihrem linken stirnseitigen Ende mit einem Dauermagneten 4 bestückt, z. B. aus "Oxid". In dem mit 5 bezeichneten, auch die Lager 6 tragenden Gehäuse ist drehfest, aber axial verschiebbar die Hysteresescheibe als weiterer Dauermagnet 7 angeordnet, z. B. aus "Oerstit", wobei zwischen dem Dauermagneten 4 und dem Dauermagneten 7 ein Luftspalt 8 vorhanden ist.

Dieser Luftspalt 8 kann gemäß Doppelpfeil 9 über einen Stellmotor 10 und ein zwischengeschaltetes Stellgetriebe 11 auf einem Gewinde 12 verändert werden.

Die Veränderung erfolgt mit Hilfe einer in der Figur nur andeutungsweise wiedergegebenen Elektronik 13, die eine Reihe von Informationen zu verarbeiten in der Lage ist. So kann die Drehzahl (n) über die permanentmagnetischen Bau­ teile 4 und 7 ebenso ermittelt und in die Elektronik 13 eingespeist werden, wie etwa auch der Magnetfluß (B). Die Schwankungen der Zugkraft können der Elektronik direkt über die Welle 3 bzw. dem zugeordneten Hebel oder Tänzer 14 übermittelt werden. Die Konstruktion des Gehäuses 5 kann an jede Anschlußanordnung und Spulenform angepaßt werden, so kann beispielsweise das Gehäuse aus Alumini­ um-Kokillenguß hergestellt werden.

Die Vorteile der dauermagnetischen Hysteresebremsen sind neben anderen der verschleißfreie, berührungslose und war­ tungsfreie Betrieb sowie die nahezu unbegrenzte Lebens­ dauer der verwendeten magnetischen Komponenten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Regeln der Zugkräfte, insbesondere bei Einrichtungen zum Auf- bzw. Abwickeln von Bändern, Fäden, Drähten od. dgl., mit einer Hysteresescheibe und einem der Hysteresescheibe zugeordneten Ringmagneten auf der zu re­ gelnden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Hysteresescheibe (7) und Ring­ magneten (4) über ein Stellelement (10) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement als ein Stellmotor (10), ein Linear­ motor, ein Stellgetriebe, eine Hydraulik od. dgl. ausge­ bildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (3, 13, 14) zur Messung der aktuel­ len Zugkraft vorgesehen ist, deren Meßgröße zur Ein- und Verstellung des Luftspaltes (8) zwischen Hysteresescheibe (7) und Ringmagneten (4) herangezogen wird.

4. Vorrichtung nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (13) zur Einstellung des Luftspaltes mit einer Regelelektronik zur Verarbeitung der Werte der aktu­ ellen Zugkraft (F_ist) in Verbindung mit einer gewünschten Zugkraft (F_soll) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik aus den verwendeten permanentma­ gnetischen Bauten gewonnene Meßdaten, wie z. B. die aktuel­ le Drehzahl (n) und die aktuelle magnetische Flußdichte (B), verarbeitet.